5.3.3. Дополнительная информация о магнии, знать которую полезно. Ч. II

В обмене магния высших животных наблюдаются значительные различия. Какие-то сайты организма могут испытывать недостаток магния при том, что общее его количество примерно соответствует норме. По этой причине магний является весьма "капризным" элементом. Дело в том, что различные типы клеток обрабатывают магний совершенно по-разному, что также  отличает его от кальция. В целом наиболее быстро делящиеся клетки испытывают бОльшую потребность в магнии. Миокард, паренхима почек, жировая ткань, скелетная мышца, мозговая ткань и лимфоциты обмениваются внутриклеточным и внеклеточным магнием с разной скоростью. В сердце млекопитающих, почках и адипоцитах общий внутриклеточный магний способен обмениваться с плазменным магнием в течение 3-4 ч. У человека равновесие для магния среди большинства тканей достигается очень медленно, если вообще достигается.

Магний, кальций, калий и натрий являются наиболее распространёнными и активными ионами в живых организмах. И очень важно понимать, что эволюция распорядилась таким образом, что приспособила эти катионы к делу вопреки их некоторым важным физико-химическим свойствам. Примерно 98% всего калия организма находится внутри клеток. Вторым внутриклеточным ионом является магний. Калий является антагонистом натрия, в то время, как мы уже знаем, магний является антагонистом кальция. Ионный радиус натрия меньше такового калия, а ионный радиус кальция больше такового магния. Т.е. с точки зрения пассивного транспорта казалось бы магний должен был бы предпочтительнее кальция проникать в клетку также, как и натрий предпочтительнее калия. На самом же деле ион магния имеет значительно большую гидратную оболочку, окружён бОльшим количеством связанных с ним молекул воды, чем кальций или, принято говорить, имеет более высокое гидратное число, как это можно видеть на нижеприведённом рисунке. А натрий имеет большую гидратную оболочку, чем калий. Получается так, что размер гидратированного иона магния выше размера гидратированного иона кальция. Такая же ситуация имеет место и в отношении калия и натрия: гидратированный ион натрия больше по размеру гидратированного иона калия и по этой причине локализуется вне клеток. Именно поэтому избыточное потребление поваренной соли вызывает повышение давления.







Здесь я приведу описание того, каким сложным путём происходит обмен калия и натрия в живых клетках. Это описание, разумеется, приводится с чисто иллюстративной целью для того, чтобы продемонстрировать любителям лечиться яблочным уксусом, перекисью водорода, пищевой содой и другими, как говорят в армии, подручными и шанцевыми средствами, что живые организмы устроены очень и очень сложно и любые объяснения "на пальцах" того, как функционирует живой организм, даже исходящие от лечащего врача, попросту опасны и, как правило, бессмысленны. Не опасно лишь прислушиваться к своему самочувствию и на основе этого делать выводы о том, что такое хорошо, а что-такое для организма плохо. При этом, конечно, знания могут способствовать лучшему пониманию своего организма. Так, обмен калия и натрия между плазмой крови и клетками осуществляется с помощью сложнейшего механизма, называемого натрий-калиевым насосом, и любое поступление этих ионов с едой оказывает сильное влияние на его работу. Хочу упомянуть приведённое в "Предисловии" к книге высказывание удивительно безграмотного главного мануального терапевта Москвы Анатолия Сителя (https://systemity.livejournal.com/4211924.html) о том, что можно есть солёного столько, сколько хочется.

Итак, упрощенно действие натрий-калиевого насоса можно предста­вить следующим образом.  С внутренней стороны мембраны к молекуле белка-переносчика поступают АТФ и ионы натрия, а с наружной - ионы калия. Молекула переносчика осуществляет гидролиз одной молеку­лы АТФ. При участии трех ионов натрия за счет энергии АТФ к перено­счику присоединяется остаток фосфорной кислоты (фосфорилирование переносчика); сами эти три иона натрия также присое­диняются к переносчику. В результате присоединения остатка фосфорной кислоты про­исходит такое изменение формы молекулы переносчика (конформация), что ионы натрия оказываются по другую сторону мембраны, уже вне клетки. Три иона натрия выделяются во внешнюю среду, а вместо них с фосфорилированным переносчиком соединяются два иона калия. Присоединение двух ионов калия вызывает дефосфорилирование переносчика - отдачу им остатка фосфорной кислоты. Дефосфорилирование, в свою очередь, вызывает такую конформацию переносчика, что ионы калия оказываются по дру­гую сторону мембраны, внутри клетки. Ионы калия высвобождаются внутри клетки, и весь процесс повторяется.

Значение натрий-калиевого насоса для жизни каждой клетки и организма в целом определяется тем, что непрерывное откачи­вание из клетки натрия и нагнетание в нее калия необходимо для осуществления многих жизненно важных процессов: осморегуляции и сохранения клеточного объема, поддержания раз­ности потенциалов по обе стороны мембраны, поддержания эле­ктрической активности в нервных и мышечных клетках, для активного транспорта через мембраны других веществ (сахаров, аминокислот). Большие количества калия требуются также для белкового синтеза, гликолиза, и других процессов. Примерно треть всей АТФ, расходуемой животной клеткой в со­стоянии покоя, затрачивается именно на поддержание работы натрий-калиевого насоса. Если каким-либо внешним воздейст­вием подавить дыхание клетки, т. е. прекратить поступление кислорода и выработку АТФ, то ионный состав внутреннего со­держимого клетки начнет постепенно меняться. В конце концов он придет в равновесие с ионным составом среды, окружающей клетку; в этом случае наступает смерть.

Таким образом, ионы Mg играют важнейшую роль в электролитном балансе и процессах мембранного транспорта, требующего больших энергозатрат, поскольку участвуют в синтезе АТФ. Связываясь с клеточными, митохондриальными и другими мембранами, они регулируют их проницаемость для других ионов. И особое значение ионы Mg имеют в поддержании трансмембранного потенциала, активируя Mg-зависимую Na-K-АТФазу, они определяют работу K⁺/Na⁺-насоса, осуществляющего накопление калия внутри клетки и выведение натрия в межклеточное пространство, обеспечивают таким образом поляризацию мембраны и способствуя ее стабильности. Транспорт калия в клетки в сильной степени зависит от внеклеточной концентрации ионов магния. Именно по этой причине потребление некоторых фруктов, богатых калием, особенно бананов, может приводить к судороге ножных мышц, поскольку происходит отток магния из мышц.

В отличие от других ионов транспорт магния в клетки до сих пор мало понятен. Гидрационная оболочка иона Mg, как и оболочка Са, имеет очень плотно связанную внутреннюю оболочку из шести молекул воды, но отличие от кальция, как показано на вышеприведённом рисунке, имеет относительно плотно связанную вторую оболочку, содержащую 12-14 молекул воды. Таким образом, предполагается, что распознавание иона Mg  требует некоторого механизма взаимодействия сначала с гидратационной оболочкой Mg с последующим прямым связыванием иона с белком (Maguire, M.E., Cowan, J. A. (2002). "Magnesium chemistry and biochemistry". BioMetals. 15 (3): 203–210). Несмотря на механистическую трудность и отсутствие понятных механизмов, непременно Mg должен транспортироваться через мембраны, поскольку необходим для протекания практически всех биохимических процессов, и было описано большое количество потоков Mg через мембраны из множества систем. Тем не менее, на молекулярном уровне до сих пор был охарактеризован лишь небольшой выбор транспортеров Mg, что объясняется его вездесущностью.

На тему транспорта магния в клетки можно приводить множество известных фактов, но в чисто практических целях каждый человек может подобрать для себя наиболее пригодный препарат магния и здесь основным критерием является способность магния действовать как слабительное. Подавляющее число находящихся в продаже солей магния совершенно безопасно. В огромных дозах (10–30 г) цитрат магния, например, действует как осмотическое слабительное и используется при подготовке толстой кишки у взрослых, детей и подростков для прохождения диагностических процедур (колоноскопия или рентгеновское обследование кишечника) или для подготовки к хирургическому вмешательству. Безопасный и высокоэффективный слабительный эффект высоких доз цитрата магния делает его средством выбора в неотложной терапии для преодоления последствий отравлений. Цитрат магния является одной из наиболее распространённых органических солей, используемых для изготовления современных магнийсодержащих препаратов. Мне не приходилось встречать в литературе объяснение природы слабительного эффекта солей магния. Ниже я выскажу на этот счёт свои соображения.