Funciones biológicas del magnesio en el cuerpo humano
El magnesio es un ion positivo que abunda en los organismos vivos. Su cantidad ocupa el cuarto lugar después del calcio, el sodio y el potasio en todo el cuerpo; el contenido de iones de magnesio en las células ocupa el segundo lugar después de los iones de potasio. Las semillas enteras, los cereales sin triturar, las verduras de hojas verdes, las legumbres y las nueces son las fuentes más ricas en magnesio dietético. El contenido de magnesio en el pescado, la carne, la leche y las frutas es bajo; en los alimentos procesados, casi todo el magnesio se pierde durante el procesamiento. El hexafosfato de creatina, la fibra cruda, el etanol, el exceso de fosfato y los iones de calcio alteran la absorción de magnesio, posiblemente debido a una disminución en la concentración intraluminal de magnesio.
El Mg2 es un ion con un radio atómico pequeño y atrae fácilmente las moléculas de agua, por lo que en realidad el radio del grupo del Mg2 es mayor. Las distancias de enlace y los ángulos de enlace de los seis enlaces de coordinación de mg2 son relativamente fijos. El Mg2 se une a grupos neutros que contienen nitrógeno, como aminoácidos e imidazol, especialmente oxígeno en grupos ácidos. Por lo tanto, el Mg2 se une débilmente a moléculas como las proteínas, lo que dificulta el acceso y la adaptación a sitios de unión más profundos en las proteínas. pasar a través de membranas biológicas. El canal estrecho dificulta la búsqueda de sondas específicas de magnesio.
El magnesio es cofactor en muchas reacciones enzimáticas, especialmente reacciones enzimáticas que utilizan nucleótidos como cofactores o sustratos, porque no son los nucleótidos sino los núcleos los que en realidad son los cofactores o sustratos del complejo de glucósidos y magnesio. Estas enzimas incluyen fosfotransferasas e hidrolasas como la ATPasa, que desempeñan funciones clave en la bioquímica celular, especialmente en el metabolismo energético. Además, el magnesio participa en la síntesis de proteínas y ácidos nucleicos, la regulación del ciclo celular, el mantenimiento de la integridad estructural de las células y mitocondrias y la unión de sustancias a la membrana plasmática. El magnesio regula el transporte de iones a través de bombas, transportadores y canales. Por lo tanto, el magnesio puede regular la señalización y las concentraciones de iones de calcio y potasio en el citoplasma. Los iones de magnesio pueden combinarse electrostáticamente con grupos de iones negativos en membranas, proteínas y ácidos nucleicos. Después de que el magnesio se combina con los fosfolípidos de la membrana, puede cambiar la estructura de su área local y desempeñar el papel de protección electrónica. En consecuencia, el magnesio puede afectar la combinación de iones de calcio con otros iones como las poliaminas, produciendo efectos antagónicos y sinérgicos. En resumen, el magnesio tiene el efecto de estabilizar y proteger las membranas biológicas, lo que puede estar relacionado con efectos eléctricos y la inhibición de la fosfolipasa.
Se encontró que la concentración total de magnesio en las diferentes células varía entre 5 y 30 mmol/L, mientras que la concentración de mg2 libre es mayoritariamente entre 0,4 y 0,6 mmol/L. El magnesio puede ser transportado a través de las células. membrana plasmática, pero la mayor parte del tiempo el intercambio se realiza a través de la bomba de sodio/magnesio. Se sabe que la absorción y excreción de magnesio están reguladas por cambios en los niveles de AMPc y la actividad de la proteína quinasa en el citosol. Las principales áreas de distribución del magnesio en el citoplasma son las mitocondrias, el núcleo y el tejido reticuloendotelial. Cuando el cuerpo necesita magnesio, el magnesio unido en estas áreas puede movilizarse, aumentando la concentración de magnesio libre. Dado que la distribución intracelular de magnesio está estrechamente regulada por la fisiología, los cambios en la concentración de magnesio libre en el citosol activan e inhiben muchas enzimas en diferentes vías bioquímicas, algunas de las cuales participan en el mantenimiento de la estabilidad del genoma.
La concentración de iones magnesio en el citosol está regulada por la captación y excreción de magnesio y la presencia de magnesio en el citosol, y también se ve afectada por estímulos externos. Los principales factores que afectan los cambios en el magnesio libre celular son la concentración de nucleótidos y los sistemas de transporte en la membrana plasmática y las mitocondrias. Entre ellos, el ATP es particularmente importante y puede unirse de manera estable alrededor de 4 magnesio. La afinidad del ADP por el magnesio es dos niveles menor que la del ATP. En estados de baja energía donde la hipoxia conduce a una deficiencia de ATP, aumenta la concentración de magnesio libre en el líquido celular. Los cambios en la concentración de magnesio libre en la matriz mitocondrial son similares a los del citosol, excepto que el 2,3-bisfosfogluconato y la hemoglobina en los glóbulos rojos son importantes amortiguadores de los cambios en la concentración de magnesio.
Cuando la hemoglobina se oxida, el magnesio libre disminuye, pero cuando la hemoglobina disminuye, la concentración de magnesio libre aumenta.
El magnesio ingresa a las células principalmente a través de difusión facilitada, y el potencial de membrana en la superficie celular promueve la entrada de magnesio en las células. Los estudios han demostrado que la entrada de magnesio dentro de las células cardiovasculares y epiteliales se regula a través de canales distintos de los canales de calcio, ya que los trastornos de los canales de calcio no tienen ningún efecto sobre esto. Se ha especulado que una posibilidad para que el magnesio ingrese a las células es un mecanismo de cotransferencia con aniones como el bicarbonato en la misma dirección.
El magnesio sale de la batería en contra del gradiente electroquímico, por lo que el flujo de magnesio en la batería requiere energía. En eritrocitos, hepatocitos, axones y células de ascitis, el eflujo de magnesio utiliza un mecanismo de transporte inverso de gradiente de Na. La mayoría de los investigadores están de acuerdo en el mecanismo de retrotransferencia de electroneutralidad de la bomba 2Na/Mg2, donde la energía requerida proviene del gradiente de Na. El transporte de magnesio dependiente de sodio en las células del músculo liso también utiliza un mecanismo antipuerto, mientras que en las células cardíacas se propone un nuevo mecanismo de transporte dependiente de sodio.
El transporte transmembrana del magnesio se absorbe principalmente en el intestino delgado y se excreta por los riñones.