Document

advertisement
ANNALES
UNIVERSITATIS MARIAE CURIE -SKŁODOWSKA
LUBLIN - POLONIA
VOL.LVIIII, SUPPL. XIII, 19
SECTIO D
2003
Katedra i Zakład Chemii Ogólnej Akademii Medycznej w Lublinie
Department of General Chemistry, Medical University of Lublin
ANNA BOGUSZEWSKA, KAZIMIERZ PASTERNAK, MAŁGORZATA KNAP
Magnesium and calcium concentrations in plasma
in ischeamic heart disease and myocardial infarction
Stężenie magnezu i wapnia w osoczu w chorobie niedokrwiennej
i świeżym zawale mięśnia sercowego
WSTĘP
Magnez, jeden z najważniejszych biopierwiastków, odgrywa kluczową rolę w wielu
procesach metabolicznych niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania organizmów
żywych. Jest on kofaktorem w ponad 300 procesach wewnątrzkomórkowych, których
znaczna część jest nierozerwalnie związana z funkcjonowaniem mitochondriów, kontrolą
objętości komórki oraz jej potencjału spoczynkowego [3]. Wszystkie reakcje enzymatyczne
wymagające udziału ATP przebiegają przy udziale Mg, który łączy się z ATP tworząc
rzeczywistą aktywną cząsteczkę Mg-ATP, mogącą wchodzić w przemiany. Poprzez
destabilizację końcowego wiązania w ATP magnez ułatwia transfer grupy fosforanowej,
biorąc w ten sposób udział w komórkowych procesach przeniesienia i wykorzystywania
energii [7]. Magnez odgrywa również ważną rolę w funkcjonowaniu ściany komórkowej,
przekaźnictwie nerwowo – mięśniowym, pobudliwości mięśnia sercowego oraz napięciach
naczyniowych. Kation ten w układzie sercowo - naczyniowym wywiera działanie zarówno
przeciwdziałające arytmii serca, jak i hemodynamiczne. Pierwsze z nich związane jest
z właściwościami magnezu do blokowania kanałów wapniowych, aktywacji ATP i regulacji
poziomu wewnątrzkomórkowego potasu. Wśród sercowo - naczyniowych konsekwencji
niedoboru magnezu możemy wymienić: wieloogniskową martwicę z akumulacją wapnia
w mitochondriach (choroba niedokrwienna serca), kardiomiopatię, aterogenezę, wzmożoną
tendencję do agregacji płytek, wzrost wieńcowego i obwodowego oporu naczyniowego,
częstoskurcz naczyniowy i zaburzenia repolaryzacji oraz komorową arytmię [3]. Z tych
powodów magnez jest zalecany w leczeniu i profilaktyce zaburzeń rytmu serca oraz
w przypadku zawału mięśnia sercowego.
Wapń należy do najważniejszych makropierwiastków w organizmie człowieka. Jest
najistotniejszym składnikiem kości, uczestniczy w prawidłowym funkcjonowaniu serca
i mięśni, bierze udział w koagulacji krwi, wchodzi w skład błon i substruktur
96
wewnątrzkomórkowych oraz współuczestniczy w utrzymaniu mechanizmów przewodności
i pobudliwości. Główną rolą, jaką odgrywa kation wapnia, jest regulacja i kontrola
sprzężenia pobudzenie – skurcz, oraz cykli skurczu i relaksacji w mięśniach, w tym również
w mięśniu sercowym [5]. Ostre i chroniczne formy niewydolności serca związane są z
zaburzeniami czynnościowymi podczas skurczu, rozkurczu, lub obu tych faz w trakcie pracy
serca [9], co bezpośrednio wiąże się ze zmianami stężenia wapnia wewnątrz komórek i w
przestrzeni zewnątrzkomórkowej.
Oba te pierwiastki biorą udział w różnorodnych funkcjach ustrojowych, często
na zasadzie fizjologicznego antagonizmu. Hipomagnezemia jest zazwyczaj związana
z występowaniem hiperkalcemi i bardzo często stwierdza się występowanie takich zaburzeń
elektrolitów u pacjentów kardiologicznych, głównie z przewlekłą niewydolnością
krążenia [1]. Z tego powodu celem naszej pracy było określenie stężenia magnezu i wapnia
w osoczu krwi w przebiegu niedokrwiennej choroby serca i świeżym zawale mięśnia
sercowego.
MATERIAŁ I METODY
Materiał uzyskano przy okazji badań diagnostycznych chorych na niedokrwienną
chorobę serca hospitalizowanych w Wojewódzkim Szpitalu Zespolonym w Kielcach.
Badania zostały przeprowadzone w trzech grupach pacjentów. Grupę I stanowili chorzy,
u których rozpoznano niedokrwienną chorobę serca, obejmowała ona 12 osób (5 kobiet
i 7 mężczyzn w wieku od 53 do 79 lat). Grupa II obejmowała 17 osób (6 kobiet
i 11 mężczyzn w wieku od 42 do 89 lat) hospitalizowanych z powodu zawału mięśnia
sercowego. Grupę kontrolną stanowiło 13 osób (5 kobiet i 8 mężczyzn w wieku od 26
do 43 lat) nie wykazujących objawów chorobowych, poddanych badaniom okresowym.
Krew pobierano do heparynizowanych probówek, a następnie wirowano przez 20 minut
przy prędkości 3000 obr./min. w celu uzyskania osocza. Stężenie magnezu i wapnia w
osoczu oznaczano spektrofotometrycznie. Stężenie magnezu określano w reakcji z błękitem
ksylidylowym (Cormay Mg 30), a stężenie wapnia w reakcji z o-krezoloftaleiną (Cormay
Ca 120).
Wyniki analizowano statystycznie przy użyciu testu t-Studenta, przyjmując za istotne
statystycznie różnice przy p<0,05.
WYNIKI
Uzyskane wyniki przedstawiono w Tabeli I i rycinach 1 – 4.
Stężenie magnezu u pacjentów z chorobą niedokrwienną było podobne w pierwszej jak i
trzeciej dobie i wynosiło odpowiednio 0,693  0,19 i 0,697  0,28 mmol/l. Było ono niższe
niż w grupie kontrolnej, gdzie wynosiło ono 0,88  0,05 mmol/l. Stężenie wapnia u tych
pacjentów było niższe w pierwszej dobie hospitalizacji i wynosiło 2,164  0,66 mmol/l
natomiast wzrastało w trzeciej dobie leczenia do 2,344  0,75 mmol/l. W porównaniu z
grupą kontrolną stężenie wapnia było wyższe w grupie badanej zarówno w pierwszej, jak i
trzeciej dobie.
Stężenie magnezu u pacjentów z zawałem mięśnia sercowego było niższe w pierwszej
dobie (0,627  0,26 mmol/l) niż w trzeciej (0,677  0,24 mmol/l).W obu przypadkach
stężenie magnezu było niższe niż w grupie kontrolnej. Stężenie wapnia zarówno w
pierwszej jak i trzeciej dobie zawału mięśnia sercowego było podobne i wynosiło od97
powiednio 2,215  0,64 oraz 2,179  0,64 mmol/l. Stężenie wapnia było w obu przypadkach
wyższe niż w grupie kontrolnej (1,94  0,38 mmol/l).
Ryciny 1 – 4 przedstawiają średnie wartości stężeń badanych pierwiastków w grupie
kontrolnej i w pierwszej i trzeciej dobie hospitalizacji z powodu choroby niedokrwiennej
serca lub zawału mięśnia sercowego.
DYSKUSJA
Jedną z najczęstszych przyczyn zaburzeń rytmu serca są dyselekrolitemie [2]. Zbyt mała
zawartość magnezu w diecie (głównie spowodowana niedożywieniem), jak również
nieprawidłowości w metabolizmie tego kationu mogą wpływać na występowanie różnych
schorzeń kardiologicznych. Spadek poziomu magnezu w osoczu powoduje zwężenie naczyń
krwionośnych, zmian hemodynamicznych oraz uszkodzeń śródbłonka naczyń [6], które
prowadzą do redukcji ilości tlenu i składników odżywczych dostarczanych do komórek
mięśnia sercowego. Najniższe stężenia magnezu występują w pierwszych dniach zawału
serca, czyli w okresie, kiedy obserwuje się najgroźniejsze zaburzenia rytmu serca [8].
Nasze badania wykazały obniżenie stężenia magnezu zarówno w pierwszej, jak i trzeciej
dobie zawału i niedokrwiennej choroby serca.
Hipomagnezemia jest związana z zachwianiem równowagi elektrolitów [1, 2], w tym
głównie wapnia. Liczne badania sugerują, że zbyt mała ilość magnezu powoduje wzrost
stężenia jonów wapnia w komórkach. Antagonistyczne działanie jonów wapnia i magnezu
może być spowodowane współzawodnictwem między tymi jonami do przyłączania się
do tych samych miejsc aktywnych głównych kurczliwych białek mięśnia sercowego (troponiny C, miozyny i aktyny). W chorobie niedokrwiennej obserwuje się znaczny wzrost
stężenia wewnątrzkomórkowego wapnia, którego wynikiem nie jest poprawa wydajności
skurczowo - rozkurczowej a wręcz przeciwnie, spadek napięcia skurczowo – rozkurczowego [4].
Nasze wyniki potwierdzają wzrost stężenia wapnia w pierwszej i trzeciej dobie zawału
mięśnia sercowego oraz w chorobie niedokrwiennej serca.
Na podstawie wielu przeprowadzonych badań ustalono, że wczesna kuracja magnezem
może ograniczać rozmiar zawału aż do 50%. Prawdopodobny mechanizm korzystnego
wpływu magnezu sugeruje jego działanie głównie w ochronie włókien mięśniowych [10],
poprzez:
- redukcję wrażliwości ich uszkodzeń przez wolne rodniki,
- obniżenie poziomu cytoplazmatycznego wapnia,
- zwolnienie skurczu zatokowego i obniżenia ciśnienia tętniczego,
- rozszerzenie naczyń wieńcowych i poprawy rozwoju naczyń obocznych
- zahamowanie agregacji płytek i zapobieganie zakrzepicy tętnicy wieńcowej.
Znaczenie magnezu jako leku antyarytmicznego lub krążeniowego nie zostało jeszcze
do końca poznane, jednak liczne doniesienia o korzystnym stosowaniu magnezu w terapii
kardiologicznej stanowią silny bodziec do badań mechanizmów działania magnezu.
WNIOSKI
1.
Stężenie magnezu było niższe w porównaniu do kontroli, co wskazuje na potrzebę
suplementacji magnezu.
98
2.
3.
Stężenie wapnia ulega mniejszym wahaniom zarówno w chorobie niedokrwiennej serca
jak i w zawale mięśnia sercowego.
Obniżony poziom magnezu w pierwszym dniu zawału mięśnia sercowego może być
przyczyną arytmii oraz słabej hemodynamiki.
PIŚMIENNICTWO
Bogdan M. i wsp.: Niewydolność krążenia i zaburzenia rytmu serca a magnez, potas
i sód w osoczu i erytrocytach. Kard. Pol., 1993, 38(6), 417–421.
2. Bogdan M., Nartowicz E.: Magnez, potas i sód w osoczu i erytrocytach w świeżym
zawale serca. Kard. Pol., 1993, 38(4), 263-226.
3. Elliott M. A.: Magnesium in acute MI timing is critical. Circulation. 1995, 92(9), 2367–
2372.
4. Koretsune Y., Marban E.: Relative roles of Ca 2+-dependent and Ca2+-independent
mechanisms in hypoxic contracile dysfunction. Circulation. 1990, 82, 528–535.
5. Morgan J. P.: Abnormal intracellular modulation of calcium as a major cause of cardiac
contracile dysfunction. New.Eng. J. Med., 1991, 325(9), 625–632.
6. Shivakumar K.: Model of cardiovascular injury in magnesium deficiency. Medical
Hypotheses. 2001, 56, 110–113.
7. Storm W., Zimmerman J. J.: Magnesium deficiency and cardiogenic shock arter cardiopulmonary bypass. Ann. Throac. Surg., 1997, 64, 572–577.
8. Suzuki N.i wsp.: Magnesium dynamicsand relation to left venticular function in acute
myocardial infraction. Jpn. Circ. J., 2000, 64, 377–381.
9. Sylvain R. I wsp.: Ca 2+ currents in hypertrophy and heart failure. Cardiovasc. Res.,
1998, 37, 300–311.
10. Woods K.L.: Mega – trials and management of acute myocardial infraction. Lancet.
1995, 346, 645–650.
1.
STRESZCZENIE
Celem pracy było oznaczenie stężenia magnezu i wapnia u pacjentów z przewlekłą
chorobą niedokrwienną serca i zawałem mięśnia sercowego oraz analiza zależności między
tymi pierwiastkami. Powszechnie znany jest fakt, że niedobór magnezu powoduje
uszkodzenia sercowo – naczyniowe. Niski poziomu magnezu w osoczu powoduje zwężenie
naczyń, zmiany przepływu krwi, agregację płytek, uszkodzenia śródbłonka, co może
powodować zmiany niedokrwienne mięśnia sercowego.
Hipomagnezemia jest zazwyczaj sprzężona z występowaniem hiperkalcemii. Spadek
stężenia jonów magnezu i wzrost stężenia jonów wapnia powoduje niestabilność
elektryczną serca, co prowadzi do zaburzeń rytmu serca.
Chociaż wiele mechanizmów oddziaływań wapnia i magnezu nie jest do końca
wyjaśnionych, korzystne efekty związane z podawaniem magnezu w terapii kardiologicznej
są ogólnie znane. Dalsze badania powinny podążać w kierunku rozwoju wiedzy na temat
ochronnej funkcji na mięsień sercowy jonów magnezu, które zmniejszają zarówno
zachorowalność jak i śmiertelność pacjentów cierpiących na różnorodne schorzenia
sercowo – naczyniowe.
99
SUMMARY
The aim of this study was to determine magnesium and calcium concentrations in serum
in patients with chronic myocardial ischaemia and myocardial infarction and to analyse the
relationships between those elements. It is commonly known the fact, that magnesium deficiency produces cardiovascular lesions. Low serum magnesium level may trigger vasoconstriction, hemodynamic alternations, platelet aggregation and vascular endothelial injury,
which produce ischaemic changes of myocardium.
Hypomagnesemia is usually correlated with occurrence of hyperkalcemia. Drop in serum
magnesium concentration may induce myocardium electrical instability, leading to cardiac
arrhythmia.
Although many of magnesium and calcium interactions’ mechanisms haven’t been totally explained, beneficial effects related to magnesium supplementation in cardiologic treatments is well known. Further researches need to develop the knowledge about myocardial
protective role of magnesium ions, which decrease morbidity and mortality of patients suffering from a variety of cardiovascular diseases.
[mmol/l]
0,88
kontrola
0,6
0,693
0,697
3 doba
0,8
1 doba
1
Ryc. 1.
Średnie
arytmetyc
zne
zawartośc
i magnezu
w osoczu
krwi
pacjentów
z chorobą
niedokrwi
enną serca
0,4
[mmol/l]
0,88
0,4
kontrola
0,6
0,627
0,2
100
0,677
3 doba
0,8
1 doba
1
Ryc. 2.
Średnie
arytmetyc
zne
zawartośc
i magnezu
w osoczu
krwi
pacjentów
po zawale
mięśnia
sercoweg
o
[mmol/l]
2,6
2,344
2,164
2,1
Ryc. 3.
Średnie
arytmetyczne
zawartości
wapnia
w osoczu
krwi
pacjentów
z chorobą
niedokrwienn
ą serca
1,94
0,6
3 doba
kontrola
1,1
1 doba
1,6
[mmol/l]
2,6
3 doba
1,1
1 doba
1,6
Ryc. 4.
Średnie
arytmetyczne
zawartości
wapnia w
osoczu krwi
pacjentów po
zawale
mięśnia
sercowego
2,179
1,94
kontrola
2,1
2,215
0,6
Tabela I. Wyniki pomiarów stężenia magnezu i wapnia w osoczu u pacjentów z niedokrwienna chorobą
serca, zawałem mięśnia sercowego w pierwszej i trzeciej dobie hospitalizacji oraz grupie kontrolnej
Wapń (Ca)
Magnez (Mg)
Schorzenie
Choroba
niedokrwienna
serca
Zawał
mięśnia
sercowego
Grupa kontrolna
Liczebność
grup
12 osób
K–5
M–7
17 osób
K–6
M – 11
Odchyle
nie
standard
owe
SD
Przedział stężeń
[mmol/l]
Stężenie
średnie
[mmol/l]
Odchyle
nie
standard
owe
SD
0,693
± 0,19
1,754 – 2,636
2,164
± 0,66
0,697
± 0,28
1,769 – 3,427
2,344
± 0,75
0,116 – 1,099
0,627
± 0,26
1,667 – 3,090
2,215
± 0,64
0,388 – 0,981
0,677
± 0,24
1,643 – 3,213
2,179
± 0,64
0,66 – 1,1
0,880
± 0,05
1,86 – 2,02
1,940
± 0,38
Doba
hospitalizac
ji
Przedział stężeń
[mmol/l]
I
0,410 – 0,868
III
0,210 – 0,893
I
III
13 osób K – 5 M – 8
101
Stężenie
średnie
[mmol/l]
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Create flashcards