Souhrn
Práce se zabývá nedostatkem hořčíku v populaci východních Čech. V úvodu je popsána problematika deplece hořčíku a jeho souvislosti s metabolizmem v lidském organizmu. Je popsána metodika stanovení nedostatku magnézia a jsou diskutovány získané odlišné výsledky v porovnání s urbánní populací Královéhradecka.
Klíčová slova: nedostatek hořčíku, metabolizmus, poměr hořčíku a kreatininu
Summary
The work deals with the deficit of magnesium in the population of eastern Bohemia. The introduction describes the problem of magnesium depletion and its association with metabolism in the human organism. Method of determination of magnesium deficiency is described and discussed results obtained compared to the urban population of Hradec Králové.
Key words: deficit of magnesium, metabolism, magnesium-creatinine ratio in urine
Úvod
Nedostatek hořčíku je v současné době velmi častým problémem v naší populaci. Výskyt deficitu či deplece hořčíku v klinické praxi je častý a může probíhat i v podobě klinicky latentní. Příčiny deficitu hořčíku jsou různé. Vznikají většinou na podkladě sníženého příjmu, zvýšené potřeby nebo v situacích, kdy nastává zvýšené vylučování hořčíku ledvinami. V potravě je magnézium zastoupeno nejvíce v luštěninách, obilovinách, ořeších, zelenině. V poslední době hořčíku ubývá i v půdě, protože se přestávají používat dražší hnojiva s obsahem tohoto prvku a protože jeho obsah v půdě snižují též kyselé deště (Zadák, 2006).
O léčivých účincích soli magnesia alba (minerál mastek – hydratovaný křemičitan hořečnatý) jsou zmínky již z dob starověkého Řecka. Tato léčivá sůl se nacházela v řecké oblasti Magnesia, která leží na pobřeží Egejského moře a která dala prvku jeho latinské jméno, což navrhl v roce 1808 anglický chemik sir Humphrey Davy, když izoloval hořčík elektrolytickou metodou. Význam hořčíku byl pak dále zkoumán v 19. století, kdy byl prokázán jako potřebná složka pro růst rostlin a v roce 1850 byla potvrzena jeho přítomnost v lidském těle (Wilhelm, 2007). Významným přelomem byl objev struktury a funkce chlorofylu, za což dostal v roce 1915 německý chemik Richard Willstätter Nobelovu cenu. V roce 1922 byly provedeny analýzy hořčíku v krvi a ve 30. letech byly popsány klinické stavy s deficitem hořčíku. Prvním významným průkopníkem použití magnézia v českém lékařství byl brněnský chemik profesor Jan Bečka, který působil na veterinární vysoké škole v Brně. Prakticky spojoval výsledky zvířecích experimentů a aplikace hořčíku u lidského organizmu. Připravil asi 13 hořčíkových preparátů používaných v lékařství, ze kterých dodneška zůstal jediný Polysan (gel hydroxidu hořečnatého) (Steidl, 2001). V současné době přetrvává zájem o výzkum magnézia v široké klinické praxi, počet citací a publikací masivně narůstá.
Výskyt v organizmu
Organizmus dospělého člověka obsahuje 22–30 g hořčíku a jeho rozložení je nerovnoměrné. V živočišném organizmu se hořčík vyskytuje ve třech formách. Jednak v konjugované formě jako hydroxyapatit, dále pak v organické formě jako součást enzymů, kostních proteinů a energetických fosfátových vazeb a nakonec jako elektrolyt v tělesných tekutinách. Procentuální zastoupení je uvedeno v tabulce č. 1. Extracelulárně je 1 % a intracelulárně 30 %, většina je tedy vázána v kostní tkáni (53–70 %). Z krevního séra pochází ionizovaná forma (z 65 %) a zbytek je vázaná forma v komplexech a na bílkoviny. Intracelulární magnézium je vázáno z 90 % na ATP, fosfolipidy a nukleové kyseliny a jen 10 % hořčíku je ve formě ionizované, tedy biologicky dostupné (Zadák, 2006; Wilhelm, 2007).
Resorpce hořčíku
Doporučená denní dávka pro dospělého jedince je 365 mg. Podíl mobilizovatelného hořčíku je závislý na věku. V časném dětství se uvádí podíl mobilizovatelného hořčíku až 50 %, u dospělých 30 %, ve stáří pouze okolo 10 %. Podíl resorpce závisí na podané dávce – při 100 mg je resorbováno 80 % ze střeva, zatímco při dávce 1000 mg je to pouze 20 %. V zažívacím traktu se resorbuje v jejunu a ileu, tj. 30–40 % jde do krve a odtud do tkání a zpět trávicími šťávami 10 % (= enterohepatální oběh). Vstřebávání je závislé na mnoha faktorech včetně složení přijaté stravy. Dalším faktorem je biologická dostupnost a typ podávané hořečnaté soli – sulfáty, fytáty, glukonáty jsou špatně vstřebatelné, velmi dobře se vstřebávají fumaráty, laktáty, fosfáty, citráty, chloridy. Disociovaný hořčík na sebe váže vodu v lumen zažívacího traktu, tj. v závislosti na dávce může působit jako laxativum (především ve formě síranů), to je také důvod, proč se nedoporučuje jednorázová dávka vyšší než 365 mg. Za bezpečnou dávku je považováno 250 mg jednorázově. Z resorbovaného podílu se při vyrovnané bilanci ztrácí exkrecí do moče 30 % (Wilhelm, 2007).
Metabolizmus v souvislostech
Velmi často se hovoří o příznivém účinku hořčíku v metabolizmu glukózy. Předpokládaným mechanizmem je jeho hlavní podíl na řadě mezistupňů glykolýzy, čímž zvyšuje tvorbu ATP, stejně tak podporuje ukládání glukózy v podobě polymerovaného glykogenu v jaterní tkáni. Znamená to, že přítomnost hořčíku zlepšuje utilizaci glukózy v buňce a neovlivňuje přitom množství uvolněného inzulinu (Wilhelm, 2007; Wilhelm, 2005).
V metabolizmu proteinů se uplatňuje hořčík jak na úrovni buněčného jádra, kde napomáhá udržení struktury DNA, tak rovněž aktivuje reparační procesy DNA. V cytoplazmě se pak hořčík podílí na udržení buněčné integrity, na regulaci buněčné proliferace, diferenciace a apoptózy.
Na úrovni citrátového cyklu (což platí pro sacharidy a proteiny), v reakcích předcházejících vznik sukcinyl-CoA, je potřeba přítomnosti iontů hořčíku společně s vitaminem B1 (thiaminem). Tato reakce může být klíčová při získávání energie v myokardu za stavů ischemické choroby, kdy právě nepřítomnost hořčíku a vitaminu B1 ztěžuje získávání energie buňkou (Zadák, 2008; Smetana, 2003; Song, Ford, Manson, and Liu, 2005).
Hořčík se dále velmi významně podílí na modulování signálu na postsynaptické membráně nervosvalového zakončení. Uvolňování acetylcholinu do nervosvalové štěrbiny se odehrává primárně pod vlivem vápenatých iontů. Jejich vstup přes membránu nervového zakončení snižují ionty hořčíku, které tak významně ovlivňují následné vyplavení mediátoru – acetylcholinu. Znamená to, že tohoto efektu můžeme využít pro zmírnění například projevů křečí a tetanií, stejně jako sníženého podávání myorelaxačních přípravků po dobu operačního zákroku (například relaxace břišních svalů) (Wilhelm, 2007; Wilhelm, 2005).
Cíl práce a zdůvodnění použité metodiky
Cílem naší práce bylo stanovit nedostatek hořčíku v populaci Královéhradeckého kraje.
V dnešní době je často stanovován celkový či ionizovaný hořčík v krevním séru či případně dostupných buněčných složkách krve. Jak vyplývá z výše uvedených faktů, tj. především intracelulární výskyt, je poměrně obtížné stanovení deplece magnézia v běžně dostupných biologických materiálech. Běžně dostupné – celulární erytrocyty, jak je naznačeno v tabulce č. 1 – nejsou v tomto případě reprezentativním biologickým materiálem pro stanovení zásob hořčíku zejména kvůli relativně srovnatelnému procentuálnímu zastoupení srovnatelnému s krevním sérem. Nejdůležitějším orgánem pro udržení homeostázy hořčíku v organizmu jsou ledviny (Swaminathan, 2003). Byly publikovány práce popisující význam stanovení hořčíku v moči, respektive poměr s kreatininem, pro identifikaci deficitu magnézia v organizmu (Mansmann, 2008). Fyziologické hodnoty jsou nad 0,25. Zlatým standardem se pak samozřejmě jeví zátěžový test a retence magnézia močí (Kondakov, Kobylianskii, Tishchenkov, and Titov, 2012).
Metodika
Studie proběhla ve Fakultní nemocnici Hradec Králové (dále jen „FN HK“) a v Oblastní nemocnici Jičín a.s. (dále jen „ON Jičín“). Do studie byli zařazeni ambulantní nebo hospitalizovaní pacienti, jejichž zdravotní stav nezpůsoboval odchylky v minerálním hospodářství, dále zdraví dobrovolníci. Soubory pacientů jsou popsány v tabulce č. 2.
Pro stanovení nedostatku hořčíku byla použita jednorázově odebraná moč. Vzorky byly před analýzou okyseleny koncentrovanou kyselinou chlorovodíkovou na pH 1. Okyselením se předejde precipitaci hořečnato-amonných fosfátů. Stanovení bylo provedeno na analyzátoru Modular Roche (FN HK) a na přístroji Advia 1800 Siemens (ON Jičín). Obě metody byly korelovány a jsou porovnatelné. Získaná data byla porovnána softwarem SigmaStat (Systat).
Výsledky
Výsledky jsou uvedeny v tabulce č. 3 a na obrázku č. 1.
Diskuze a závěr
Stanovení deplece hořčíku v populaci Královéhradeckého kraje ukázalo značně odlišné výsledky mezi oběma pracovišti. U obyvatel Jičínska byl metodou stanovení poměru hořčíku a kreatininu v moči prokázán deficit u 5 % pacientů a nedostatek u 17 % pacientů, dostatek hořčíku vykazovalo 78 % populace Jičínska (obrázek č. 1). V porovnání s výsledky získanými ve FN HK byl shledán deficit u 14 % pacientů a nedostatek u 42 %. V normě, tj. s dostatkem magnézia, bylo pouze 44 % populace. Tento fakt lze vysvětlit odlišnostmi v dietě, tj. především příjmem převážně stravy s významnějším podílem samozásobení v dietě, kdy obyvatelé jičínského regionu nejsou do značné míry odkázáni na zásobování například potravinami ze supermarketů, které mohou mít diskutabilní nutriční hodnoty. Výsledky ukazují značné rozdíly nalezené v urbánní populaci.
Výše uvedené výsledky jsou dopadem komplexního působení vnějších vlivů na lidský organizmus. Jedná se o nedostatečný příjem hořčíku ve stravě, konzumaci stravy bohaté na cukry a tuky, které ovlivňují vstřebávání hořčíku, nezdravý životní styl zahrnující vysoký příjem alkoholu a kofeinu a rovněž značná stresová zátěž. Nedostatek magnézia pak následně způsobuje odlišnosti v metabolizmu sacharidů, dále kardiovaskulárního systému, kostního metabolizmu a procesu získávání energie.
Práce byla podpořena MZ ČR – RVO (FNHK, 00179906).
RNDr. Mgr. Alena Tichá, Ph.D.
Ústav klinické biochemie a diagnostiky FN Hradec Králové
e-mail: alena.ticha@fnhk.cz
