Магний — важный минерал для организма человека. Он содержится во многих пищевых продуктах, а также доступен в качестве пищевой добавки. Магний служит кофактором в более чем 300 ферментативных реакциях, отвечающих в том числе за регуляцию артериального давления, гликемический контроль, перекисное окисление липидов и др. В промышленно развитых западных странах низкое потребление магния часто предрасполагает к высокой распространенности дефицита этого минерала в организме людей, что повышает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и кардиоваскулярную летальность. В связи с этим ученые Соединенных Штатов Америки (США) провели обзор влияния дефицита магния на сердечно-сосудистую систему. Результаты этой работы опубликованы 1 июля 2018 г. в разделе «Open Heart» Британского медицинского журнала «BMJ».
В одном из недавних исследований показано, что у 42% госпитализированных пациентов диагностирована гипомагниемия. Клинически анализ уровня магния проводят в сыворотке крови, несмотря на то, что более 99% минерала — внутриклеточный магний, а следовательно, уровень магния в сыворотке крови не всегда точно отображает общие запасы магния в организме. Магний играет разнообразную роль в патогенезе сердечно-сосудистых заболеваний на биохимическом и клеточном уровнях. Дефицит внутриклеточного магния может привести к повышению уровня внутриклеточных натрия и кальция, что предрасполагает к артериальному вазоспазму, повышению выработки катехоламинов, повышенному уровню жирных кислот и липидов, а также к внутрисосудистой гиперкоагуляции. Показано, что во время усугубления дефицита магния происходит повышение уровней воспалительных цитокинов интерлейкина-1, интерлейкина-6 и фактора некроза опухоли в сыворотке крови после 3 нед гипомагниевой диеты. Этот воспалительный ответ предрасполагает к проатерогенным изменениям метаболизма липопротеинов, эндотелиальной дисфункции, тромбозу и артериальной гипертензии, обусловливающих развитие метаболического синдрома, а также сердечно-сосудистых заболеваний.
Эпидемиология
Несмотря на важность магния для правильного функционирования сердечно-сосудистой системы, результаты исследований показали, что потребление магния в США зачастую является неадекватным, что согласуется с закономерностью, наблюдаемой и в североевропейских странах. Считается, что причиной тому являются несколько факторов, в том числе потеря магния во время обработки пищевых продуктов, низкое содержание минерала в вегетарианских диетах, метаболические эффекты, вызванные беременностью, терапия лекарственными средствами при остеопорозе, алкоголизм, стресс, а также различное содержание магния в воде.
Потребность в основных минералах, таких как магний, точно не известна. На основании ранних исследований рекомендуемое количество магния составляет от 300 до 354 мг/сут для американских женщин и от 420 до 483 мг/сут — для мужчин. Однако результаты других исследований свидетельствуют о том, что примерно 180 мг магния в сутки может быть достаточным количеством для поддержания положительного баланса этого минерала в организме.
Артериальная гипертензия
Артериальная гипертензия представляет собой сложное, мультифакторное, гетерогенное патологическое состояние, точная этиология которого выяснена не до конца. Клинические и экспериментальные исследования показали, что магний может играть определенную роль в патогенезе артериальной гипертензии, влияя на сокращение гладких мышц артерий. Магний находится главным образом на внутренней поверхности клеточных мембран, поэтому он играет важную роль в проницаемости клеточной мембраны для натрия и кальция. Повышение концентрации внутриклеточного кальция может привести к развитию артериальной гипертензии, вазоспазма, а также к потенцированию сосудосуживающих агентов. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что у представителей группы, принимающей добавки с магнием, с течением времени отмечается снижение уровня систолического и диастолического артериального давления.
Кардиомиопатия
Дефицит магния считают одной из причин развития кардиомиопатии, основываясь на данных различных исследований животных и человека. Показано, что в случае питания животных в соответствии с гипомагниевыми диетами у них чаще и раньше развивалась кардиомиопатия с очагами некроза миокарда, кальцификации, умеренной мононуклеарной и гигантоклеточной инфильтрации. Отмечается, что выработка и эффекты катехоламинов усиливаются при клеточном дефиците магния. В исследованиях с участием человека также указывается значительная роль магния в развитии кардиомиопатии. Например, у пациентов с гипопаратиреозом может развиваться кардиомиопатия, которая реагирует на добавление магния. Более того, кардиомиопатия и дефицит магния обычно наблюдаются у пациентов, злоупотребляющих алкоголем.
Застойная сердечная недостаточность
Дефицит магния обычно отмечают у пациентов с застойной сердечной недостаточностью из-за различных механизмов. У лиц с застойной сердечной недостаточностью возможна повышенная экскреция магния с мочой. Лекарственные средства, такие как диуретики и дигоксин, также могут усугубить проблему и снизить канальцевую реабсорбцию магния. Гиперактивность ренинангиотензиновой системы дополнительно может повышать уровень альдостерона в организме, что еще сильнее усугубляет состояние при дефиците магния. Важно понимать, что у пациентов с сердечной недостаточностью гипомагниемия предрасполагает к развитию гипокалиемии, что может приводить к нарушениям ритма сердца и гемодинамическим расстройствам. Дефицит магния может ухудшить сократительную способность миокарда, усилить вазоконстрикцию, истощать сердечный запас энергии.
Отмечается, что дефицит магния ухудшает клинические исходы у пациентов с застойной сердечной недостаточностью. Установлено, что дефицит микронутриентов является независимым предиктором низкого качества жизни, связанного со здоровьем, а также уменьшает выживаемость пациентов с сердечной недостаточностью без предшествующих кардиоваскулярных событий. В одном из исследований сообщается о кардиогенном шоке, развивающимся после нахождения пациента на аппарате искусственного кровообращения и первоначально не реагирующим на терапевтические вмешательства, но разрешающимся на фоне введения магния. Недавно исследователи изучали влияние пероральных добавок магния в рамках рандомизированного двойного слепого перекрестного исследования с участием пациентов со стабильной застойной сердечной недостаточностью, вторичной по отношению к ишемической болезни сердца, длительно получавших петлевые диуретики. Выявлено, что добавка перорального магния способствует снижению уровня артериального давления, периферического сопротивления сосудов, частоты изолированных желудочковых экстрасистол и желудочковой тахиаритмии. Однако необходимо провести дополнительные исследования, чтобы установить, является ли оправданным рутинное назначение магния пациентам с сердечной недостаточностью.
Аритмия
Важность добавления магния в рамках профилактики аритмий у пациентов с застойной сердечной недостаточностью давно установлена. Дефицит магния может привести к удлинению интервала Q–T, депрессии сегмента ST и низкой амплитуде T-волн. Магний также влияет на движение других ионов, таких как калий, натрий и кальций, через клеточные мембраны. Связь между магнием и калием, вероятно, лучше всего продемонстрирована тем фактом, что дефицит магния часто сопровождается дефицитом калия. У пациентов с застойной сердечной недостаточностью уровень как магния, так и калия, снижается на фоне применения тиазидных диуретиков, особенно у лиц, нуждающихся в высоких дозах этих препаратов. Отмечается, что уровень калия в мышечной ткани не восстанавливается без надлежащего уровня магния, даже если уровень калия в сыворотке крови повышен либо в норме. Весомая роль дефицита магния в предрасположенности к аритмиям у пациентов с застойной сердечной недостаточностью, пожалуй, лучше всего продемонстрирована в недавнем проспективном исследовании, результаты которого свидетельствуют, что среди 66% пациентов с остановкой сердечной деятельности, у которых выявлены аномалии уровня магния, ни один не был успешно реанимирован.
Суправентрикулярная тахикардия
Большое количество пациентов с суправентрикулярными аритмиями имеют дефицит внутриклеточного магния, несмотря на наличие нормальных концентраций магния в сыворотке крови, и это может объяснить рациональность применения магния как предсердного антиаритмического средства. В известном Фрамингемском исследовании сердца (Framingham Heart Study) указывается, что у испытуемых с самыми низкими уровнями магния в крови на 50% чаще развивалась фибрилляция предсердий по сравнению с лицами с наиболее высокими его уровнями. Аналогичные результаты получены после исключения пациентов, применявших диуретики. В результате оказалось, что низкий уровень магния в сыворотке крови умеренно ассоциирован с развитием фибрилляции предсердий даже у лиц без сердечно-сосудистых заболеваний. Отмечается, что восполнение дефицита магния может быть особо целесообразным при терапии дигоксином у пациентов с симптоматической фибрилляцией предсердий.
Помимо фибрилляции предсердий, эффект гипомагниемии изучается и при других формах суправентрикулярной дисритмии. В одном из исследований указано, что в двух группах пациентов с мультифокальной предсердной тахикардией, получавших магний внутримышечно либо непрерывно внутривенно, выявлено, что оба пути введения минерала эффективны в отношении возврата пациентов к синусовому ритму, однако внутримышечные инъекции позволяют достичь более высоких и устойчивых концентраций магния в сыворотке крови.
Желудочковая аритмия
Показано, что терапия магнием эффективна у пациентов с желудочковой тахикардией, причем именно добавки магния могут быть приемлемым терапевтическим вариантом, когда другие антиаритмические агенты не оказывают надлежащего эффекта при желудочковой тахикардии и фибрилляции желудочков. В исследованиях выявлено, что после инфузий магния повышается внутриклеточная концентрация калия, а также значительно снижается частота желудочковых эктопий. Магний может оказывать и антиаритмическое действие путем предотвращения удлинения интервала Q–Tc. В одном из исследований отмечено, что у пациентов, не получавших магний в предоперационный период, после оперативного вмешательства по поводу замены митрального клапана развивались различные аритмии и определялись аномальные интервалы Q–Tc. Роль внутривенного введения магния также изучали у пациентов с острым инфарктом миокарда, получавших тромболитическую терапию. Частота развития желудочковой аритмии была ниже в экспериментальной группе, участники которой получали дополнительный магний, что свидетельствует о том, что такой подход может быть безопасным и эффективным адъювантом тромболитической терапии в отношении снижения краткосрочной смертности и желудочковых аритмий после острого инфаркта миокарда.
Внезапная кардиальная смерть
В результатах ряда исследований, опубликованных за последние десятилетия, предложена взаимосвязь между дефицитом магния и внезапной кардиальной смертью. Данные эпидемиологических, аутопсийных, клинических исследований и исследований на животных указывают на то, что внезапную кардиальную смерть чаще отмечают в районах с низким содержанием магния. Кроме того, установлено, что уровень магния в миокарде этих пациентов низкий. Внезапная кардиальная смерть, вторичная по отношению к дефициту магния, может быть вторичной и по отношению к аритмии и коронарному вазоспазму. Наконец, установлено, что избыток магния снижает риск развития аритмии и наступления смерти после острого инфаркта миокарда.
Магний, вероятно, взаимосвязан с внезапной сердечной смертью посредством нескольких механизмов. Во-первых, дефицит магния сенсибилизирует миокард к токсическим эффектам различных лекарственных средств, а также к гипоксии. Следовательно, магний может обладать значительными кардиопротекторными эффектами. Во-вторых, этот минерал активирует Na-K-АТФазу, которая может ингибироваться посредством лактата и свободных жирных кислот в условиях ишемии. В-третьих, дефицит магния может также приводить к хронической электрической нестабильности миокарда, влияя на поток натрия и кальция в клетки.
Четвертый потенциальный механизм — эффект гипомагниемии на тонус сосудов. В экспериментах in vitro выявлено, что внеклеточные ионы магния оказывают значительное благоприятное влияние на сократимость и реактивность артерий, артериол и вен ряда регионарных сосудов у нескольких видов млекопитающих, включая людей. Также отмечено, что гипомагниемия повышает сократительную способность различных нейрогуморальных субстанций и потенцирует вазоспазм, вероятно, путем контроля входа и распределения ионов кальция в клетки. Таким образом, коронарный вазоспазм предложен как возможный механизм внезапной сердечной смерти. Наконец, концентрация циркулирующих вазоконстрикторных гормонов, таких как ангиотензин, серотонин и ацетилхолин, повышается в условиях дефицита внеклеточного магния. Возможно, гипомагниемия вызывает прогрессирующую вазоконстрикцию и вазоспазм, что затем приводит к развитию ишемии, которая, в свою очередь, приводит к преждевременной внезапной кардиальной смерти.
Способы добавления магния в качестве возможного метода снижения частоты внезапной кардиальной смерти — это изменение диетических паттернов, включающих потребление богатых магнием продуктов, добавление магния к коммунальным источникам воды, обогащение продуктов питания магнием, а также применение пероральных добавок.
Атеросклероз
Показано, что дефицит магния играет важную роль в метаболизме липопротеинов и в качестве кардиоваскулярного фактора риска может обусловливать развитие атеросклероза посредством повышения экспрессии воспалительных цитокинов и нарушения эндотелиальной функции. Помимо прочего, выявлено, что у молодых, по всей видимости здоровых спортсменов, стойкий дефицит магния в результате напряженной физической активности коррелирует с долгосрочным повышением уровня холестерина, триглицеридов и глюкозы в крови. Эти исследования показывают, что добавление магния может быть полезным в рамках терапии и первичной профилактики атеросклероза.
Коронарный вазоспазм
Многочисленные исследования продемонстрировали связь между дефицитом магния и спазмом коронарных артерий. Магний контролирует движение кальция в гладкомышечные клетки, что приводит к сокращению гладких мышц. Выявлено, что коронарные артерии собак, инкубированные в растворах с низким содержанием магния, предрасположены к вазоспазму. Низкие уровни магния ассоциированы с вариантной стенокардией у людей. В одном из исследований продемонстрировано, что инфузия магния может приводить к дилатации коронарных сосудов и подавлять индуцированный ацетилхолином спазм коронарных сосудов у пациентов с вазоспастической стенокардией. Инфузия магния также эффективна в отношении ослабления загрудинной боли и девиаций сегмента ST во время спазма коронарных сосудов. Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что магний может быть эффективным для контроля симптомов у пациентов с вариантной стенокардией.
Оксидативный стресс и повреждение миокарда
Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что дефицит магния играет важную роль в развитии инфаркта миокарда посредством усугубления оксидативного стресса, поскольку дефицит магния ассоциирован с образованием активных форм кислорода, цитокинов и др. У пациентов с острым инфарктом миокарда также отмечают более низкие уровни магния, особенно в первые часы после инфаркта. Благотворное влияние внутривенного введения магния при остром инфаркте миокарда также продемонстрировано в отношении снижения как смертности, так и ранней сердечной недостаточности. Помимо антиаритмических и вазодилататорных эффектов, магний также, по-видимому, защищает сердечные клетки от негативного воздействия ишемии.
Тромбоз
В исследованиях с участием людей и животных выявлено, что дефицит магния ассоциирован с протромботическим состоянием. Еще в 1954 г. в одном из исследований установлено, что среди пациентов со стенокардией или инфарктом миокарда, которым вводили сульфат магния внутривенно, смертность снизилась с 30 до 1%. Результаты более недавнего исследования, проведенного в 1986 г., свидетельствуют о том, что время кровотечения увеличивается при инфузии магния у пациентов с острым инфарктом миокарда. Также показано, что магний ингибирует индуцированную аденозиндифосфатом агрегацию тромбоцитов. В 1989 г. ученые выявили, что введение магния может снижать гиперкоагуляцию тромбоцитов у пациентов с неинсулинзависимым сахарным диабетом. Данные этих исследований подтверждают, что магний может играть значительную роль при тромбозе, а добавка магния может быть полезной для некоторых популяций пациентов.
Магний и пролапс митрального клапана
Механизм формирования пролапса митрального клапана выяснен не до конца. Однако предполагается, что дефицит магния связан с синдромом пролапса митрального клапана. В исследовании, в котором сравнивали 49 пациентов с пролапсом митрального клапана с аналогичными по возрасту и полу участниками без этой патологии, выявлено, что добровольцы обеих групп имели сходные уровни магния в сыворотке крови. Однако у испытуемых с пролапсом митрального клапана установлены более низкие уровни магния в лизате их лимфоцитов. Результаты показывают, что дефицит магния в лимфоцитах может играть непосредственную роль в формировании пролапса митрального клапана.
В отдельном исследовании сопоставлены уровни магния в сыворотке крови у 141 пациента с тяжелым симптоматическим пролапсом митрального клапана и 40 здоровых испытуемых. Группа ученых выявила низкие уровни магния в сыворотке крови у многих пациентов с тяжелым симптоматическим пролапсом митрального клапана, а добавка магния привела к улучшению большинства симптомов, таких как боль в грудной клетке, одышка, слабость, учащенное сердцебиение и беспокойство, а также к снижению выработки катехоламинов. Тем не менее для более детального выяснения взаимосвязи между дефицитом магния и синдромом пролапса митрального клапана необходимы дальнейшие исследования.
Сахарный диабет и гликемический контроль
Дефицит магния также вовлечен в патогенез сахарного диабета и неадекватного гликемического контроля. В результатах исследований на животных моделях показано, что дефицит магния, а также избыточное потребление сахарозы связаны с образованием реактивных форм кислорода, развитием оксидативного стресса, усилением перекисного окисления липидов и снижением антиоксидантного потенциала. Для изучения влияния дефицита магния на пациентов с преддиабетом и сахарным диабетом были проведены рандомизированные двойные слепые плацебо-контролируемые исследования, результаты которых показали, что у пациентов с более высоким уровнем магния в сыворотке крови определяются более низкие уровни высокочувствительного С-реактивного белка в крови.
В отдельном рандомизированном контролируемом исследовании показано, что применение пероральных добавок магния у пациентов с преддиабетом и гипомагниемией улучшает их гликемический контроль. В конце периода наблюдения у участников группы вмешательства выявлены значительно более низкие уровни глюкозы в крови натощак и после нагрузки, триглицеридов, улучшение показателей инсулинорезистентности, в то время как уровни холестерина липопротеинов высокой плотности и магния в сыворотке крови оказались значительно выше у лиц, получавших добавки магния. Примечательно, что в общей сложности у 50,8% пациентов группы применения магния выявлено улучшение гликемического контроля по сравнению с 7% в группе плацебо.
Инсульт
Установлено, что дефицит магния является фактором риска развития сердечно-сосудистых событий и их осложнений. Выявлено, что небольшое снижение концентрации внеклеточного магния приводит к устойчивой релаксации, когда эндотелий является интактным, однако, когда эндотелий поврежден, небольшое уменьшение количества магния приводит к повышению тонуса сосудов. Эти результаты свидетельствуют о том, что магний модулирует тонус мозговых артерий через эндотелиальный релаксирующий фактор, а не путем изменения тонуса гладких мышц напрямую, при этом дефицит магния, по-видимому, приводит к дисфункции эндотелия и, следовательно, к развитию атеросклероза.
В одной из работ исследователи изучали прогностическое влияние уровня магния в сыворотке крови в аспекте частоты развития неврологических событий у пациентов (n=323) с прогрессирующим атеросклерозом, симптоматической болезнью периферических артерий и интермиттирующей (перемежающейся) хромотой. При этом выявлено, что у пациентов с самыми низкими уровнями магния в крови в 3,29 раза повышен скорригированный риск развития неврологических событий по сравнению с участниками с самыми высокими уровнями магния.
В другом исследовании, в котором участвовали 40 пациентов с острым ишемическим инсультом, низкая концентрация магния в сыворотке крови оказалась коррелирующей с интенсивностью неврологического дефицита через 48 ч после начала ишемического инсульта (согласно Шкале инсульта Национального института здравоохранения). Тяжесть пареза также оказалась выше у пациентов с низкими уровнями магния в сыворотке крови. Таким образом, эти исследования, по-видимому, свидетельствуют о том, что магний играет важную роль в патогенезе острого ишемического инсульта. Тем не менее необходимы дополнительные исследования для дальнейшего выяснения механизмов, посредством которых магний оказывает эти эффекты в церебрально-сосудистой системе.
Итоги
В заключение исследователи акцентируют внимание на то, что магний играет важную роль в сердечно-сосудистом здоровье. Этот минерал способствует правильному поддержанию потенциала клеточной мембраны, функционированию митохондрий и играет ключевую роль в антиоксидантных путях в организме. В результате дефицит магния может привести к повышению заболеваемости и смертности и связан со множественными сердечно-сосудистыми заболеваниями, такими как артериальная гипертензия, кардиомиопатия, аритмия, атеросклероз, дислипидемия и сахарный диабет. К сожалению, западная диета часто является гипомагниевой в результате рафинирования и обработки пищевых продуктов, и в то же время гипомагниемия часто недооценивается у госпитализированных пациентов. Результаты исследований свидетельствуют о том, что своевременная диагностика и назначение магния могут быть полезными у пациентов с определенными кардиоваскулярными заболеваниями. Тем не менее необходимы более крупные проспективные рандомизированные контролируемые исследования, чтобы иметь возможность дополнительно разъяснить ценность магния в качестве терапии для профилактики или регрессии некоторых из вышеуказанных сердечно-сосудистых заболеваний.
- DiNicolantonio J.J., Liu J., O’Keefe J.H. (2018) Magnesium for the prevention and treatment of cardiovascular disease. Open Heart, 5(2): e000775.
Олег Мартышин
