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]
