Клинико-эпидемиологические и системно-биологические исследования, в т.ч. у беременных показывают, что развитие инсулинорезистентности и избыточного веса в любом возрасте ассоциированы различными микроэлементными дефицитами. Например, магний (также цинк, кальций, железо, медь и др.) является неотъемлемой составной частью активных центров ферментов. Гликолиз – один из наиболее фундаментальных биохимических путей углеводного метаболизма. Процесс гликолиза, эта последовательность из 10 реакций, служит входной точкой в цикл Кребса – основной цикл энергетического метаболизма митохондрий и всей клетки. Дефицит магния неизбежно приведёт к значительному снижению активности по крайней мере шести из 10 гликолитических ферментов, способствуя развитию глюкозотолерантности тканей (Рис. 1).
Рис. 1. Гликолиз и магний-зависимые ферменты
Ещё один пример теснейшей взаимосвязи магния и метаболизма углеводов — структура рецептора инсулина. При связывании инсулина, рецептор претерпевает изменение конформации и начинает фосфорилировать определенные аминокислотные остатки тирозина в белках одноименного сигнального каскада (прежде всего, белков типа IRS, insulin receptor substrate). Сигнальная активность этого каскада приводит к увеличению экспрессии транспортера глюкозы (что увеличивает поступление глюкозы в клетки), стимулирует метаболизм жиров и углеводов. Рецептор инсулина – важнейший магний-зависимый белок в каскаде рецептора к инсулину (Рис. 2).
Рис. 2. Пространственная структура рецептора тирозин-киназного домена рецептора инсулина (PDB 1gag). Магний (сфера) стабилизирует активный центр тирозинкиназы и при дефиците магния внутри клетки тирозин-киназная активность рецептора инсулина неизбежно снизится.
В целом, магний является эссенциальным кофактором более 40 ферментов, принципиально необходимых для физиологического обмена углеводов (гексокиназа, глюкокиназа, фосфофруктомутаза, енолаза и др.), и более 30 ферментов липидного метаболизма (ацил-КоА синтетазы среднецепочечных жирных кислот, лецитин-холестерин ацилтрансфераза, лигазы длинноцепочечных жирных кислот и др.). Дефицит магния приводит к падению активности этих белков, что приведет к снижению биологической активности каждого из этих путей. Снижение активности путей углеводного метаболизма приведет к замедлению переработки сахаров и, следовательно, к повышению уровня глюкозы в крови. Замедление липидного метаболизма будет приводить к увеличению уровней триглицеридов плазмы, что действительно наблюдается при диабете на фоне гипомагнеземии. Замедление передачи сигнала по пути инсулинового рецептора приведет к снижению чувствительности рецепторов, снижению биологических эффектов инсулина, увеличению секреции инсулина по цепи физиологической обратной связи и инсулинрезистентности. Таким образом, дефицит магния создаёт условия для быстрого накопления избыточной жировой ткани у детей и подростков. И, наоборот, коррекция дефицита магния является фундаментальным условием для развития сообразных возрасту массо-ростовых характеристик [1]. Также отметим, что помимо магния, кофакторами ферментов метаболизма углеводов также являются цинк, медь, молибден, железо.
Литература
- Громова О.А., Федотова Л.Э., Гришина Т.Р., Торшин И.Ю., Калачева А.Г., Лиманова О.А. Роль магния в формировании метаболического синдрома, коррекции избыточного веса и ожирения у детей и подростков. Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. 2014. Т. 93. № 2. С. 123-133.