Biyolojide magnezyum

Magnezyum biyolojik sistemlerde temel elementtir. Magnezyum genellikle Mg2+ iyonu olarak oluşur. Yaşam için gerekli mineral besin maddesidir ve her organizmada her hücre türünde vardır. Örneğin, hücrelerdeki ana enerji kaynağı olan adenozin trifosfat (ATP), biyolojik olarak aktif olabilmesi için magnezyum iyonuna bağlanmalıdır. ATP genellikle Mg-ATP'dir. Bu haliyle magnezyum, DNA ve RNA sentezi ile ilişkili olanlar da dahil olmak üzere hücrelerdeki tüm polifosfat bileşiklerinin kararlılığında rol oynar.

ATP'yi kullanan veya sentezleyen "tüm" enzimler veya DNA ve RNA'yı sentezlemek için diğer nükleotitleri kullananlar dahil olmak üzere 300'den fazla enzim, katalitik etkileri için magnezyum iyonlarının varlığını gerektirir.

Magnezyum dengesi, tüm organizmaların iyi olması için çok önemlidir. Magnezyum, Dünya'nın kabuğunda ve mantosunda nispeten bol bulunan bir iyondur. Magnezyum hidrosfer'de biyolojik olarak vardır. Yararlı ve çok sıra dışı kimyası ile birlikte bu varlık, evrimde sinyalleşme, enzim aktivasyonu ve kataliz için iyon olarak kullanılmasına yol açmış olabilir. Ancak iyonik magnezyumun alışılmadık doğası, iyonun biyolojik sistemlerde kullanımında da büyük bir zorluğa yol açmıştır. Biyolojik zarlar magnezyumu (ve diğer iyonları) geçirmez bu nedenle taşıma proteinleri, hem hücrelere hem de hücre içi bölümlere magnezyum akışını kolaylaştırmalıdır.

Yetersiz magnezyum alımı çoğunlukla kas spazmlarına neden olur ve Kardiyovasküler hastalıklar, diyabet, yüksek tansiyon, anksiyete bozuklukları, migrenler osteoporoz ve serebral enfarktüs ile ilişkilendirilmiştir. Akut eksiklik nadirdir ve az gıda alımından ziyade bir ilaç yan etkisi (kronik alkol veya diüretik kullanımı gibi) olarak daha yaygındır ancak uzun süre damardan beslenen kişilerde ortaya çıkabilir.

Aşırı oral magnezyum alımının en yaygın belirtisi ishaldir. Amino asit şelatlarına dayalı takviyeler (glisinat, lizinat vb.) sindirim sistemi tarafından daha iyi tahammül edilir ve kullanılan eski bileşiklerin yan etkilerini göstermezler, sürekli salınan diyet takviyeleri ise ishal oluşumunu engeller. Yetişkin insanların böbrekleri fazla magnezyumu verimli şekilde attığından, normal böbrek işlevli yetişkinlerde ağızdan magnezyum zehirlenmesi çok nadirdir.

Magnezyumlu farmasötik müstahzarlar, magnezyum eksikliği ve hipomagnezemi ve ayrıca eklampsi durumlarını tedavi etmek için kullanılır. Bu tür müstahzarlar genellikle magnezyum sülfat veya parenteral olarak verildiğinde klorür formundadır. Magnezyum, klorür veya sitrat gibi herhangi bir çözünür magnezyum tuzundan vücut tarafından makul verimlilikle (%30 ila %40) emilir. Magnezyum benzer şekilde Epsom tuzları'ndan emilir ancak bu tuzlardaki sülfat daha yüksek dozlarda müshil etkilerini arttırır. Çözünmeyen oksit ve hidroksit tuzlarından (magnezya sütü) magnezyum emilimi düzensizdir ve etkinliği daha azdır çünkü tuzun mide asidi tarafından nötrleştirilmesine ve çözülmesine bağlıdır ki bu tam olmayabilir.

Magnezyum orotat, şiddetli konjestif kalp yetmezliği için uygun tedaviyi gören hastalarda adjuvan tedavi olarak kullanılabilir, sağkalım oranını artırır ve klinik belirtileri ve hastanın yaşam kalitesini iyileştirir.

Magnezyum, hücre zarları üzerindeki doğrudan etki yoluyla kas gevşemesini etkileyebilir. Mg2+ iyonları, pozitif yüklü kalsiyum iyonlarını nöron'lara ileten belirli kalsiyum kanalı türlerini kapatır. Aşırı magnezyum ile daha fazla kanal bloke edilecek ve sinir hücrelerinin aktivitesi azalacaktır.

Gebeliğe bağlı hipertansiyon dışındakiler için, 120 ila 973 mg/gün doz aralığı ve ortalama 410 mg dozlu 22 klinik çalışmada yapılan meta-analizi, magnezyum takviyesinin sistolik kan basıncını 3–4 mm Hg ve diyastolik kan basıncı 2–3 mm Hg düşürerek küçük ama istatistiksel olarak anlamlı etki verdiği sonucuna varılmıştır. Doz 370 mg/gün'den fazla olduğunda etki daha büyük olmuştur.

Daha çok diyet magnezyum alımları, daha az diyabet tesadüfüne denk gelir. Diyabetli veya diyabet riski yüksek kişiler için magnezyum takviyesi açlık glikozunu düşürür.

ABD Tıp Enstitüsü (IOM), 1997'de magnezyum için Tahmini Ortalama Gereksinimleri (EAR) ve Önerilen Diyet Miktarlarını (RDA) güncelledi. EAR'leri ve RDA'ları oluşturmak için yeterli bilgi yoksa bunun yerine Yeterli Alım (AI) denilen tahmin kullanılır. 31 yaş ve üstü kadınlar ve erkekler için magnezyum için mevcut EAR'lar sırasıyla 265 mg/gün ve 350 mg/gün'dür. RDA'lar 320 ve 420 mg/gün'dür. Ortalamadan daha çok ihtiyacı olan insanları kapsayacak miktarları belirlemek için RDA'lar EAR'lerden daha yüksektir. Hamilelikte RDA kadının yaşına bağlı olarak 350 ila 400 mg/gün'dür. Emzirme için RDA, aynı nedenle 310 ila 360 mg/gün arasındadır. 1-13 yaş arası çocuklar için RDA yaşla birlikte 65'ten 200 mg/gün'e kadar çıkar.

IOM ayrıca yeterli kanıt olduğunda vitaminler ve mineraller için Tolere Edilebilir üst alım seviyelerini (UL) belirler. Magnezyum durumunda UL 350 mg/gün olarak ayarlanmıştır. UL besin takviyesi olarak tüketilen magnezyuma özgüdür. Bunun nedeni tek seferde çok fazla tüketilen magnezyumun ishale neden olabilmesidir. UL gıda kaynaklı magnezyum için geçerli değildir.

Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), RDA yerine Nüfus Referans Alımı (PRI) ve EAR yerine Ortalama Gereksinim ile Diyet Referans Değerleri olarak toplu bilgi grubuna atıfta bulunur. AI ve UL, Amerika Birleşik Devletleri'ndekiyle aynı şekilde tanımlandı. 18 yaş ve üstü kadınlar ve erkekler için AI'ler sırasıyla 300 ve 350 mg/gün olarak ayarlanmıştır. Hamilelik ve emzirme için AI'lar da 300 mg/gün'dür. 1-17 yaş arası çocuklar için AI'ler yaşla birlikte 170'ten 250 mg/gün'e yükselir. Bu AI'lar ABD RDA'larından daha azdır. Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi aynı güvenlik sorusunu gözden geçirdi ve UL değerini ABD değerinden daha az olarak 250 mg/gün olarak belirledi. Magnezyum UL, bazı RDA'lardan daha az olması bakımından benzersizdir. Yalnızca farmakolojik bir ajandan veya diyet takviyesinden alımda geçerlidir ve yiyecek ve sudan alımı içermez.

ABD gıda ve besin takviyesi etiketleme amaçları için, bir porsiyondaki miktar günlük değerin yüzdesi (%DV) olarak ifade edilir. Magnezyum etiketleme amaçları için günlük değerin %100'ü 400 mg idi, ancak 27 Mayıs 2016 itibariyle, RDA ile uzlaşmaya varmak için 420 mg olarak değiştirildi. Referans Günlük Alım'da eski ve yeni yetişkin Günlük Değerlerinin tablosu veriliştir.

Ispanak gibi yeşil sebzeler, iyon içeren klorofil moleküllerinin bolluğu nedeniyle magnezyum sağlar. Kuru yemişler (özellikle Brezilya fındığı, kaju ve badem), çekirdekler (ör. kabak çekirdeği), bitter çikolata, kavrulmuş soya fasulyesi, kepek ve bazı tam tahıllar da iyi magnezyum kaynağıdır.

Birçok gıdada magnezyum olmasına rağmen genellikle miktarı azdır. Çoğu besin maddesinde olduğu gibi günlük magnezyum ihtiyacının tek bir gıda porsiyonuyla alınması mümkün değildir. Çeşitli meyve, sebze ve tahıl yemek, yeterli magnezyum alımını sağlamaya yardımcı olacaktır.

Magnezyum suda kolayca çözündüğünden genellikle suda işlenen veya pişirilen ve kurutulan rafine gıdalar, genellikle zayıf besin kaynaklarıdır. Örneğin tam buğday ekmeği, beyaz un işlendiğinde magnezyum açısından zengin öz ve kepek ayrıldığından, beyaz ekmeğe göre iki kat daha çok magnezyum içerir. Magnezyumun gıda kaynakları tablosu, birçok diyet magnezyum kaynağını gösterir.

"Sert" su ayrıca magnezyum sağlayabilir ancak "yumuşak" su daha az iyonludur. Diyet anketleri, sudan magnezyum alımını değerlendirmez, bu da toplam magnezyum alımının ve değişkenliğinin hafife alınmasına yol açabilir.

Aşırı magnezyum vücudun kalsiyum emmesini zorlaştırabilir. Yetersiz magnezyum, yukarıda anlatıldığı gibi, düzensiz kalp atışları, yüksek tansiyon (insanlarda bir işarettir, ancak kemirgenler gibi bazı deney hayvanlarında görülmez), uykusuzluk ve kas spazmları (fasikülasyon) ile hipomagnezemiye yol açabilir. Ancak belirtildiği gibi, saf diyet eksikliğinden kaynaklanan az magnezyum belirtilerine nadiren rastlandığı düşünülmektedir.