The role of potassium and magnesium for prevention and treatment of cardiovascular disease

Full Text

Не вызывает сомнений важное значение адекватной обеспеченности калием и магнием для здорового и больного человека. Калий - основной внутриклеточный ион, от которого зависит нормальное функционирование организма. Он обеспечивает проведение электрического импульса, сокращение гладких и поперечно-полосатых мышц, поддерживает внутриклеточное осмотическое давление, водный и кислотнощелочной баланс, необходим для поддержания эндотелиальной функции сосудов, нормального уровня артериального давления (АД); оказывает влияние на высвобождение гормонов (например, инсулина) [1]. Магний - восьмой по распространенности элемент земной коры, является вторым преобладающим внутриклеточным электролитом после калия. Его содержание в организме взрослого человека составляет около 20 ммоль/кг мышечной массы тела. В костной ткани содержится около 50-60% магния, а в мышцах и других мягких тканях - около 40-50%. Он регулирует мышечную релаксацию, минерализацию костной ткани, ее равномерный рост, гибкость, прочность и репаративный потенциал [2]. Внеклеточный магний в организме (менее 2%) содержится в плазме крови и эритроцитах [3]. Магний является кофактором более 300 ферментов метаболизма глюкозы, белков и нуклеиновых кислот, энергии, катехоламинов, ацетилхолина и нейропептидов, участвует в регуляции тонуса гладких мышц сосудов, функции эндотелиальных клеток, трансмембранного транспорта [4]. Он необходим для поддержания гомеостаза кальция, калия и натрия, витамина D [5-7]. Рекомендуемые нормы потребления калия и магния В большинстве стран Европы и США рекомендуемые уровни содержания в рационе калия составляют 35004700 мг, а магния - 400-420 мг. Рандомизированные контролируемые исследования, проведенные в Европе, свидетельствуют о том, что потребление калия более 3500 мг в день оказывает благоприятное влияние на уровень АД у взрослых, а менее 3500 мг/сут - связано с более высоким риском развития инсульта и других сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) [8, 9]. Принимая во внимание, что суточное потребление калия менее 3500 мг ассоциировано с увеличенным риском развития инфаркта и инсульта, возникающим вследствие повышенного АД, а дефицит магния может вызывать гипокальциемию и гипокалиемию, нарушать взаимодействие с витамином D и другими веществами [7, 9], в проекте Норм физиологической потребности в энергии и пищевых веществах (2020 г.) для населения Российской Федерации предполагается увеличение рекомендуемых норм потребления: для калия с 2500 до 3500 мг/сут, магния - с 400 до 420 мг/сут. Обеспеченность населения калием и магнием Эпидемиологические исследования, проведенные в разных странах, свидетельствуют, что среднее потребление калия населением составляет менее 3000 мг/сут, а магния -менее 350 мг/сут, т.е. ниже рекомендуемого Всемирной организацией здравоохранения [10]. В России отмечается неоднозначная ситуация в разных регионах. В Свердловской области недостаточное потребление калия отмечено у 40,4% населения, магния - у 55% школьников, у 78,8% работников промышленных предприятий [11, 12]. В то же время среднее потребление калия взрослыми мужчинами в Ставропольском крае близко к норме и больше, чем у женщин [13]. Потребление калия пациентами с ССЗ и ожирением в Московском регионе составляет 3144 мг, магния - 326,5 мг [14]. Среди больных с метаболическим синдромом и дис-биозом кишечника содержание калия и магния в рационе женщин заметно меньше, чем у мужчин (2521 мг против 3289 мг и 304 мг против 424 мг) [15]. Дефицит магния встречается в 2,5-15% случаев, трудно диагностируется, так как его уровень в сыворотке крови не отражает содержание внутриклеточного магния. Его причиной являются снижение содержания в пищевых растениях, использование рафинированных и подвергнутых глубокой технологической переработке пищевых продуктов, наличие хронических заболеваний, лекарственная терапия [16]. Данные широкомасштабного российского исследования выявили дефицит магния у 47,8% (n=2000) лиц, обратившихся в лечебные учреждения. Только 6% взрослых пациентов 18-50 лет медицинских организаций Центрального, Северо-Западного и Сибирского федеральных округов России были обеспечены магнием [3]. Гипомагниемия диагностируется при концентрации магния в сыворотке крови <0,7 ммоль/л при норме 0,71 ммоль/л [17]. Показано, что у 2117 беременных женщин старше 18 лет с клиническими проявлениями дефицита магния (гипертонус матки, судороги ног, преэклампсия, неврастении) его недостаток в рационе имелся в 78,4% случаев, а сниженный уровень в крови - в 80,9% [18]. Недостаточная обеспеченность калием и магнием как фактор риска сердечнососудистых заболеваний Калий. Дефицит калия в рационе ассоциируется, в первую очередь, с развитием артериальной гипертонии (АГ). АГ представляет собой один из основных факторов риска развития ССЗ, инсульта и диагностируется примерно у 1 млрд людей во всем мире. Одной из причин пандемии АГ в России является высокое потребление населением поваренной соли и низкое - калия. Соотношение натрия и калия в моче при АГ превышает 5,7 [19]. Повышение потребления калия с пищей до оптимального уровня может приводить к гипотензивному эффекту у лиц с АГ, особенно при отсутствии лекарственной терапии, потреблении большого количества натрия и/или недостаточного - калия (<3500 мг/сут). В противоположность натрию калий способствует усилению кровотока и вазодилатации посредством гиперполяризации мембран клеток гладкой мускулатуры сосудов после активации На+/К+-АТФазы и калиевых каналов. Наряду с этим ионы К высвобождаются эндотелиальными клетками в ответ на воздействие нейро-гуморальных медиаторов и вносят вклад в процесс эндоте-лийзависимой релаксации сосудов [1]. Повышение потребления калия на 1,64 г/сут может способствовать снижению риска инсульта на 21% (p=0,0007) и ССЗ в целом. Возрастание концентрации калия в плазме крови улучшает реполяризацию желудочков и снижает риск аритмии у пациентов с АГ, принимающих не калийсберегаю-щие диуретики [20, 21]. Назначение калиевых добавок с тиазидными диуретиками позволяет избежать нарушений секреции инсулина в ответ на нагрузку глюкозой [22]. Употребление умеренных доз калия с пищей не вызывает тяжелой гиперкалиемии или ухудшения функции почек у людей без ее нарушения, даже на фоне приема блокаторов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы. Особую осторожность следует соблюдать только у пациентов с тяжелыми нарушениями почечной функции [23-25]. Магний является эссенциальным кофактором более 40 ферментов, необходимых для обмена углеводов (гексо-и глюкокиназа, фосфофруктомутаза и др.), и более 30 ферментов - для обмена липидов (ацил-КоА-синтетаза среднецепочечных и лигаза длинноцепочечных жирных кислот, лецитин-холестерин-ацилтрансфераза и др.). На фоне дефицита магния активность этих ферментов резко падает, что способствует увеличению жировой массы, риска АГ, ожирения, желчнокаменной болезни и др. У пациентов с ожирением и АГ 3-й степени, например, уровень магния в сыворотке крови ниже, чем с АГ 1-й степени [26]. Дефицит магния ассоциирован с гиперкоагуляцией, неврологической патологией (парциальная эпилепсия, неврозы, синдром алкогольной зависимости), хроническим воспалением (язвенный колит, аллергия, ишемическая болезнь сердца), низкой костной массой и остеопорозом, нарушением структуры (дисплазии) соединительной ткани вследствие дестабилизации транспортной РНК, снижения активности гиалуронансинтетаз и повышения - металлопротеиназ, гиалуронидаз и лизиноксидазы [2, 3]. Наряду с этим при хроническом дефиците магния нарушается соотношение Мд:Са (в норме 1:2) [7]. Более высокое значение отношения Mg:Ca в питании соответствует более низкой частоте остеопороза, повышенной минеральной плотности кости у мужчин и женщин [2]. Показано, что увеличение потребления магния на каждые 100 мг/сут сопровождается значимым снижением риска инсульта на 7%, сердечной недостаточности - на 22%, СД 2-го типа - на 19% и общей смертности - на 10% [27]. В рандомизированном клиническом исследовании PREDIMED (Профилактика с помощью средиземноморской диеты) выявлено, что у лиц с высоким уровнем потребления магния риск смерти был на 34% ниже вследствие снижения АД, агрегации тромбоцитов, кальцификации и ремоделирования артерий, а также противовоспалительного действия, улучшения функции эндотелия. Он действует как естественный блокатор кальциевых каналов, конкурируя с натрием за сайты связывания на клетках гладких мышц сосудов, повышая уровень простагландина Е, связываясь с калием, индуцируя эндотелийза-висимую вазодилатацию и снижение АД. Магний также является кофактором фермента дельта-6-десатуразы, лимитирующего превращение линолевой кислоты в гамма-линолено-вую, способствуя образованию простагландина E1. Его гипотензивный эффект потенцирует комбинация с калием [28]. Посредством регуляции трансмембранного транспорта ионов натрия и калия, блокады кальция магний может влиять на частоту возникновения сердечных аритмий. Его дефицит нарушает функционирование мембранной АТФазы и перенос натрия из клетки, а калия - в клетку. Сосудорасширяющие, антиишемические, противовоспалительные, антиагрегантные и антиаритмические свойства магния способствуют снижению риска ССЗ, смертности от них и общей смертности [29]. Магний может играть профилактическую роль, предотвращая развитие СД 2-го типа, остеопороза, бронхиальной астмы, преэклампсии у беременных, мигрени, обструктивной болезни легких, метаболического синдрома, СД 2-го типа, болезни Альцгеймера, образования камней в почках, катаракты, депрессии и др. [16, 28, 30-33]. Способы улучшения обеспеченности калием и магнием Улучшения обеспеченности этими макроэлементами можно достичь прежде всего повышением их поступления в организм за счет пищевых продуктов (традиционных и специализированных), а также медикаментозных препаратов. Пищевые источники магния и калия Простая и экономически эффективная стратегия по коррекции дефицита магния и калия заключается в восполнении Пищевые продукты - основные источники калия и магния в рационе россиян Пищевой продукт Содержание калия, мг/100 г Пищевой продукт Содержание магния, мг/100 г Картофель отварной 500 Семечки подсолнечные 320-420 Фасоль отварная 439 Орехи 160-270 Бананы 348 Каша гречневая, овсяная, пшенная 21-49 Курага 1717 Горох отварной 42 Абрикосы 305 Картофель отварной 22 Томаты 290 Капуста тушеная 20 Каша гречневая 92 Хлеб из цельного зерна 66 недостаточного поступления их с рационом [34]. В таблице приведено количество калия и магния в пищевых продуктах и блюдах, потребление которых вносит ощутимый вклад в обеспечение организма этими минеральными веществами. Как видно из таблицы, основными источниками калия в рационе являются картофель, бобовые, овощи и фрукты. Калий хорошо усваивается, особенно в присутствии пиридоксина (90-95%). Достаточное поступление магния с пищей обеспечивают цельные злаки, зеленые листовые овощи, орехи и др. Он содержится в хлорофилле растений, морских и сине-зеленых водорослях. Приблизительно 10% суточной потребности в магнии поступает из питьевой воды [32]. Оптимальный уровень магния в питьевой воде является важным фактором, снижающим риск смерти от ишемической болезни сердца, особенно среди мужчин. Нижняя граница концентрации магния, не сопряженная с риском ССЗ, составляет 22 мг/л [35]. Всасывание магния уменьшают многие природные хелаторы пищевых продуктов (например, фитиновая кислота), которые образуют с ним комплекс. Значительное количество фитиновой кислоты содержит хлеб с отрубями. При выпечке дрожжевого хлеба содержание фитиновой кислоты снижается в процессе брожения [10]. Всасывание магния снижается и при употреблении овощей с высоким содержанием щавелевой кислоты и ее солей (шпинат) по сравнению с низким (капуста). Затрудняют усвоение магния и фосфаты, содержащиеся в колбасных изделиях. Способствует усвоению магния инулин. Усвояемость магния из минеральных вод с высоким его содержанием приближается к 50%. Чуть меньше - величина абсорбции магния из пищи (40-45%) [10]. Специализированные пищевые продукты В питании пациентов, беременных женщин и других групп населения могут также использоваться специализированные пищевые продукты, биологически активные добавки (БАД) к пище, содержащие весомые количества калия и магния [14]. Так, длительный (более 4 нед) прием калия в составе БАД 1900 пациентами с АГ способствовал снижению уровня систолического АД на 4,48 мм рт. ст., а диастолического - на 2,96 мм рт. ст. Наиболее выраженный антигипертензивный эффект отмечался при исходно низком (<3500 мг/сут) уровне потребления калия, высоком -натрия (>4 г/сут), соотношении На/K в рационе, отсутствии гипотензивной терапии [1]. Одним из способов восполнения недостатка калия и магния является использование профилактической соли, в составе которой часть хлорида натрия заменена на соли калия и магния. Такую соль используют взамен обычной соли для приготовления блюд и досаливания пищи. В качестве природного источника магния в специализированных продуктах и БАД используют сушеные морские минерализованные водоросли Lithothamnium coralloides и/или Lithothamnium calcareum (6,6%) с содержанием кальция 3034% и магния 2,3-3,3%: 100 г, что соответствует 400-600 мг/100 г растворимого магния. Съедобные морские водоросли аоса (Ulvaceae pertusa), ламинария (Laminaria japonica) и другие содержат от 400 до 600 мг магния в 100 г. Однако его биодоступность из водорослей очень низкая (менее 5%) [36]. Лекарственные препараты В практической медицине в качестве источника магния используют соли неорганических кислот (оксид с содержанием магния - 60%, карбонат - 28,6%, сульфат 7-водный -9,7%, сульфат безводный - 20%), органических кислот (цитрат магния с 15,8% магния, лактат - с 11,9%), хелаты с аминокислотами (аспарагинат магния - магниевый комплекс 4-водный содержит 6,6% магния). При использовании неорганических солей магния у беременных женщин часто развиваются побочные эффекты: приливы жара, тошнота, головная боль, урежение сердцебиения, связанные с неправильной дозировкой [10]. Поэтому предпочтительно применять его хелаты или соли с органическими кислотами (магния цитрат и магния лактат) [18]. Водорастворимый цитрат является одной из безопасных форм магния, так как принимает участие в цикле Кребса. Наряду с монопрепаратами, содержащими калий (калия хлорид, калия оротат) или магний (Магне В6, Магнерот, магнезии сульфат), используют комплексные препараты, включающие оба макроэлемента (аспарагинат калия + аспарагинат магния: Панангин, Аспаркам). Несомненным преимуществом такой комбинации является сочетание калия и магния, что дает возможность проявиться их синергичному действию [37]. Оно тем более оправдано, поскольку обмен калия и магния тесно связан, а клинически значимая гипомагниемия обычно развивается на фоне гипокалиемии. Аспарагиновая кислота является природной аминокислотой, которая способствует проникновению ионов калия и магния в клетки, где включается в метаболизм, входя в состав многих белков, а также играет важную роль в обмене азотистых веществ, реакциях пе-реаминирования и образовании пиримидиновых оснований. Заключение В настоящее время совершенно очевидна целесообразность компенсации дефицита калия и магния в питании как здорового, так и больного человека. На фоне диетологических рекомендаций по оптимизации рациона (исключение высококалорийной, жирной пищи, включение продуктов -доноров магния с низким содержанием фитатов, дополнение диеты клетчаткой и инулинсодержащими продуктами и т.д.) следует также максимально использовать обогащение рациона достаточным количеством этих микронутриентов. Конфликт интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interests. The author declares that there is not conflict of interests.

About the authors

Alla V. Pogozheva

Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety; Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: allapogozheva@yandex.ru
Moscow, Russia

References

Supplementary files