Funkcije

Funkcije magnezija su:

  • Kofaktor enzimski kataliziranih reakcija
  • Transport iona
  • Stabilizacija staničnih struktura i molekula
  • Zdravlje kostiju
  • Antioksidativno djelovanje

Magnezij je po količini 2. intracelularni kation i 4. kation u cijelom organizmu te ima brojne fiziološke uloge u našem organizmu. Osnovna svojstva magnezija uključuju njegovu sposobnost stvaranja kelata s važnim intracelularnim anionskim ligandima, posebno ATP-om, te njegovo svojstvo da se natječe s kalcijem za vezna mjesta na proteinima i membranama.

Kofaktor enzimski kataliziranih reakcija

Više od 300 enzima u našem organizmu ovisno je o magneziju, koji utječe na njihovu aktivnost vezanjem na ligande (npr. ATP), vezanjem na aktivna mjesta enzima (npr. enolaza, piruvat kinaza, pirofosfataza), uzrokujući konformacijske promjene tijekom procesa katalize (npr. Na+,K+-ATPaza), potičući agregaciju multienzimskih kompleksa (npr. aldehid dehidrogenaza) ili kombinacijom svega navedenog. Brojni metabolički procesi su regulirani upravo enzimima koji su ovisni o magneziju. Glikoliza, ciklus limunske kiseline, stanično disanje, β-oksidacija, sinteza nukleinskih kiselina i sinteza proteina su samo neki od njih, a neki od enzima su: heksokinaza, kreatin kinaza, ATPaza, GTPaza, adenilat ciklaza, fosfofruktokinaza, 5-fosforibozil-pirofosfat sintetaza, transfosfataze, pirofosfataze, 5-nukleotodaze, enolaze, fosfoglukomutaze, fosforibomutaze, pirvuat oksidaze, kolin oksidaze, glutaminaze, karboksipeptidaze i dr. Njegovo svojstvo stvaranja kelata je posebno važno u slučaju enzima kojima je potreban adenozin trifosfat (eng. Adenosine Triphosphate, ATP), koji je nosioc i izvor energije u stanici te koji mora biti vezan za magnezij da bi bio biološki aktivan. Stoga su sve reakcije kojima je potreban ATP, a ima ih mnogo, ovisne i o magneziju. Također, sam proces stvaranja ATP-a je ovisan o magneziju. Procesu stanične signalizacije je potreban Mg-ATP za fosforilaciju proteina i stvaranje cikličkog adenozin monofosfata (eng. Cyclic Adenosine Monophosphate, cAMP), važne signalne molekule. Ciklički adenozin monofosfat je uključen u brojne procese kao što je regulacija hormona, npr. izlučivanje paratiroidnog hormona. Dakle, magnezij sudjeluje u metabolizmu proteina, ugljikohidrata, masti i nukleinskih kiselina, odnosno, uključen je u gotovo sve procese u našem organizmu.  Također, magnezij sudjeluje ufosforilaciji histona i aktivaciji enzima potrebnih za replikaciju i popravak DNA (npr. nukleotidni ekscizijski popravak i popravak krivo sparenih baza).[1-9]

Transport iona

Magnezij je potreban za transport iona, kao što su kalij i kalcij, kroz stanične membrane. Magnezij sprječava izlazak kalija iz stanice, a potreban je i za Na,K-ATPazu, enzim koji pumpa kalij u stanicu, a natrij van stanice. Također, magnezij se natječe s kalcijem za ulazak u stanice čime se održava ravnoteža mnogih staničnih procesa i usklađeno s kalcijem, upravlja električnim impulsima u stanici. Zahvaljujući upravo ulozi u transportu iona, magnezij utječe na provođenje živčanih impulsa, kontrakciju mišića i normalan srčani ritam. U mnogim živcima, magnezij ima regulatornu ulogu. Točnije, kad je dovoljno magnezija oko stanice, kalciju je spriječen ulazak u živčanu stanicu, a time se sprječava i aktivacija živca, čime je on u opuštenom stanju. Ako su količine magnezija nedovoljne, sprječavanja ulaska kalcija nema, čime se može pretjerati s aktivacijom živca. Kada su određene živčane stanice pretjerano stimulirane, šalju previše poruka (impulsa) mišićima, koji onda pretjerano grče. Ovaj slijed događaja objašnjava neke od simptoma nedostatka magnezija (bolovi, umor i grčevi mišića). Djelujući kao antagonist kalcija, magnezij može uzrokovati i opuštanje stijenka krvnih žila, dakle, djeluje kao vazodilatator, čime sudjeluje u regulaciji krvnog tlaka. Također, zahvaljujući utjecaju na prijenos iona (natrija, kalija i kalcija), magnezij ima ulogu i u kontraktilnosti miokarda upravo preko utjecaja na intracelularnu koncentraciju kalcija.[1-10]

Stabilizacija staničnih struktura i molekula

Magnezij stabilizira stanične strukture vezajući se za fosfatne skupine, pa tako stabilizira stanične membrane, gdje se veže za fosfolipide, i nukleinske kiseline, gdje se veže za fosfatne skupine polinukleotidnih lanaca. Fosfolipidi su integralni dijelovi raznih membrana u stanici (plazma membrana, endoplazmatski retikulum, membrana mitohondrija,…). Vezanje dvovalentnih kationa (magnezija i kalcija) za fosfolipide smanjuje pokretljivost unutar membrane, smanjujući time i permeabilnost (propusnost) same membrane, što vodi ka stabilizaciji ove labilne strukture. Vezanje magnezija za fosfatne skupine nukleinskih kiselina djeluje stabilizirajuće, s obzirom da su te molekule polianioni. Ovim vezanjem magnezij ima ulogu u održavanju sekundarne i tercijarne strukture DNA. U ribosomima, magenzij je povezan s rRNA ili proteinima, što je važno za održavanje fizičke stabilnosti strukture, ali i za agregaciju ovih struktura u polisome koji započinju sintezu proteina. Magnezij, ali i kompleks magnezija i GTP-a sudjeluje u polimerizaciji tubulina i posljedično razdvajanju kromosoma tijekom mitoze. Iz svega navedenog možemo vidjeti da magnezij ima važnu ulogu u staničnom ciklusu.[1-9,11]

Zdravlje kostiju

Više od 60 % ukupne količine magnezija u nađem organizmu nalazi se u kostima, gdje magnezij također ima važnu ulogu. Magnezij, skupa s kalcijem i fosforom, čini temeljnu građu koštane mase, no određene količine magnezija nalaze se i na površini kostiju. Magnezij koji se upravo tamo nalazi nema strukturnu ulogu, već se koristi kada istog nedostaje u organizmu. Ovaj mineral utječe na kosti i indirektno, odnosno, preko utjecaja na metabolizam kalcija. Naime, magnezij stimulira hormon kalcitonin kojem je uloga smanjenje resorpcije kalcija iz kostiju, dok također utječe i na djelovanje paratiroidnog hormona, koji povećava razgradnju kostiju. Također, magnezij kontrolira proliferaciju koštanih stanica, a ima ulogu i u pretvorbi vitamina D u aktivan oblik, koji je potreban za uspješnu apsorpciju kalcija.[1-9]

Antioksidativno djelovanje

Magnezij indirektno ima i antioksidativnu ulogu, koja je povezana s već spomenutim biokemijskim funkcijama ovog minerala. Antioksidativno djelovanje magnezija uključuje njegovu sposobnost stabilizacije lipidnog sastava staničnih membrana te ulogu u sintezi glutationa, čiji nedostatak uzrokuje nakupljanje slobodnih radikala. Također, magnezij sudjeluje u regulaciji proupalne molekule, tvari P, čija se razina povećava pri nedostatnim količinama magnezija. S obzirom da magnezij sudjeluje u brojnim procesima, indirektno sudjeluje i u onima koji su odgovorni za kontrolu proizvodnje prooksidansa i antioksidansa.[1-9,12]

"Literatura"

1. Cowan, J. A. (1995) Biological Chemistry of Magnesium, VCH Publishers, Columbus.

2. Ebel, H., Gunther, T. (1980) Magnesium metabolism: a review. J. Clin. Chem. Clin. Biochem.18,  257–270.

3. Kroner, Z. (2011) Vitamins and Minerals, Greenwood, Santa Barbara.

4. Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Food and Nutrition Board, Institute of Medicine (1997) Dietary reference intakes for calcium, phosphorus, magnesium, vitamin D and fluoride, National Academy Press, Washington.

5. Grooper, S.S., Smith, J.L., Groff, J.L. (2009) Advanced nutrition and human metabolism, Wadsworth Cengage Learning, Belmont.

6. DiSilvestro, R. (2005) Handbook of Minerals As Nutritional Supplements, CRC Press, Boca Raton.

7. Berdanier, C.D. (1998) Advanced Nutrition: Micronutrients, CRC Press, Boca Raton.

8. Swaminathan; R. (2003) Magnesium Metabolism and its Disorders. Clin. Biochem. Rev. 24, 47–66.

9. Pasternak, K., Kocot, J., Horecka, A. (2010) Biochemistry of Magnesium. J. Elementol. 15, 601-616.

10. Bara, M., Guiet-Bara, A., Durlach, J. (1993) Regulation of sodium and potassium pathways by magnesium in cell membranes. Magnes. Res. 6, 167-177.

11. Coman, D., Russu, I.M. (2004) Site-resolved stabilization of a DNA triple helix by magnesium ions. Nucleic Acids Res. 32, 878-883.

12. Weglicki, W.B., Mak, I.T., Kramer, J.H. i sur. (1996) Role of free radicals and substance P in magnesium deficiency. Cardiomuscular Res. 31, 677-682.