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. Поэтому 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

  1. 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.