Роль дефицита магния в патогенезе недифференцированной дисплазии соединительной ткани


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2021.13.63-68

Н.В. Изможерова, М.А. Шамбатов, В.М. Бахтин, А.А. Попов

Уральский государственный медицинский университет, кафедра фармакологии и клинической фармакологии, Екатеринбург, Россия
Магний является вторым по распространенности внутриклеточным катионом и играет важнейшую роль в реализации клеточных функций. Все большее значение придается влиянию дефицита магния на строение и механический гомеостаз соединительной ткани (СТ). Недостаточность магния обусловливает развитие ряда состояний, одно из наиболее распространенных – недифференцированная дисплазия СТ. В настоящем обзоре освещены современные подходы к оценке взаимосвязи дефицита магния и развития патологии СТ. Ионы Mg2+ участвуют в стабилизации вторичной и третичной структур нуклеиновых кислот, образуя катионные «мостики» между отрицательно заряженными фосфатными группами. Магний участвует в регуляции баланса образования, деградации фибриллярных и нефибриллярных компонентов межклеточного матрикса путем снижения экспрессии генов матриксных металлопротеиназ и стимуляции синтеза коллагена и аггрекана. Магний усиливает митотическую активность клеток СТ путем повышения процессов синтеза белков и запуска сигнальных путей, связанных с мишенью рапамицина млекопитающих. Ионы Mg2+ способствуют переводу интегринов фибробластов в высокоаффинную форму, позволяя им связываться с коллагеном, тем самым повышая стабильность и целостность ткани. Дефицит магния ассоциирован с повышением активности матриксных металлопротеиназ, являющейся ключевым фактором деградации СТ. Недостаток магния приводит к накоплению дефектного коллагена, снижению синтеза структурных и сигнальных белков, нуклеиновых кислот, подавлению митотической активности клеток. Возникающее в условиях дефицита магния снижение аффинности интегринов фибробластов к коллагену приводит к дезорганизации ткани. Таким образом, дефицит магния ассоциируется с нарушением функционирования клеток и целостности внеклеточного матрикса СТ.

Литература


1. Малев, Э.Г., Березовская, Г.А., Парфенова, Н.Н. и др. Наследственные нарушения соединительной ткани в кардиологии. Диагностика и лечение. Российские рекомендации (I пересмотр). Российский кардиологический журнал. 2013;1(99):1–32.


2. Hakim A.J., Sahota A. Joint hypermobility and skin elasticity: the hereditary disorders of connective tissue. Clin Dermatol. 2006;24(6):521–33. Doi: 10.1016/j.clindermatol.2006.07.013.


3. Бен Салха М., Репина Н.Б. Клиническая диагностика недифференцированной дисплазии соединительной ткани. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2016;24(4):164–72.


4. Клинические рекомендации российского научного медицинского общества терапевтов по диагностике, лечению и реабилитации пациентов с дисплазиями соединительной ткани (первый пересмотр). Медицинский вестник Северного Кавказа. 2018;1,2(13):137–210.


5. Кытько О.В., Дыдыкина И.С., Санькова М.В. и др. Патогенетические аспекты недостаточности магния при синдроме дисплазии соединительной ткани. Вопросы питания. 2020;89(5):35-43.


6. Senni K., Foucault Bertaud A., Godeau G. Magnesium and connective tissue. Magnes Res. 2003;16(1):70–4.


7. Вe Baaij J.H., Hoenderop J.G., Bindels R.J. Magnesium in man: implications for health and disease. Physiol Rev. 2015;95(1):1–46. Doi: 10.1152/physrev.00012.2014.


8. Bobkowski W., Nowak A., Durlach J. The importance of magnesium status in the pathophysiology of mitral valve prolapse. Magnes Res. 2005;18(1):35–52.


9. Belluci M.M., de Molon R.S., Rossa C.Jr, et al. Severe magnesium deficiency compromises systemic bone mineral density and aggravates inflammatory bone resorption. J Nutr Biochem. 2020;77:108301. Doi: 10.1016/j.jnutbio.2019.108301.


10. Li Q., Larusso J., Grand-Pierre A.E., Uitto J. Magnesium carbonate-containing phosphate binder prevents connective tissue mineralization in Abcc6(-/-) mice-potential for treatment of pseudoxanthoma elasticum. Clin Transl Sci. 2009;2(6):398–404. Doi: 10.1111/j.1752-8062.2009.00161.x


11. Kumar V., Abbas A., Fausto N., Aster J. Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease. Philadelphia, PA: Saunders/Elsevier Inc., 8th ed., 2009. 1456 p.


12. Gilbert S.J., Duance V.C., Mason D.J. Does protein kinase R mediate TNF-alpha- and ceramide-induced increases in expression and activation of matrix metalloproteinases in articular cartilage by a novel mechanism? Arthritis Res Ther. 2004;6(1):R46–R55. Doi: 10.1186/ar1024.


13. Chen R., Zhou X., Yin S., et al.


14. Santamaria S. ADAMTS-5: A difficult teenager turning 20. Int J Exp Pathol. 2020;101(1–2):4–20. Doi:10.1111/iep.12344.


15. Yao H., Xu J.K., Zheng N.Y., et al. Intra-articular injection of magnesium chloride attenuates osteoarthritis progression in rats. Osteoarthritis Cartilage. 2019;27(12):1811–21. Doi: 10.1016/j.joca.2019.08.007.


16. Shibata M., Ueshima K., Harada M., et al. Effect of Magnesium Sulfate Pretreatment and Significance of Matrix Metalloproteinase-1 and Interleukin-6 Levels in Coronary Reperfusion Therapy for Patients with Acute Myocardial Infarction. Angiology. 1999;50(7):573–82. Doi: 10.1177/000331979905000707.


17. Guo H., Lee J.D., Uzui H., et al. Effects of folic acid and magnesium on the production of homocysteine-induced extracellular matrix metalloproteinase-2 in cultured rat vascular smooth muscle cells. Circ J. 2006;70(1):141–46. Doi: 10.1253/circj.70.141.


18. Yue H., Lee J.D., Shimizu H., et al. Effects of magnesium on the production of extracellular matrix metalloproteinases in cultured rat vascular smooth muscle cells. Atherosclerosis. 2003;166(2):271–77. Doi: 10.1016/s0021-9150(02)00390-8.


19. Igondjo Tchen S., Pagès N., Bac P., et al. Marfan syndrome, magnesium status and medical prevention of cardiovascular complications by hemodynamic treatments and antisense gene therapy. Magnes Res. 2003;16(1):59–64.


20. Durlach J. Primary mitral valve prolapse: a clinical form of primary magnesium deficit. Magnes Res. 1994;7(3–4):339–40.


21. Tsipouras P., Devereux R.B. Marfan syndrome: genetic basis and clinical manifestations. Semin Dermatol. 1993;12(3):219–28.


22. Мартынов А.И., Гудилин В.А., Дрокина О.В. и др. Дисфункция эндотелия у пациентов с дисплазиями соединительной ткани. Лечащий врач. 2015;15(2):18–21.


23. Chang J., Yu D., Ji J., et al. The Association Between the Concentration of Serum Magnesium and Postmenopausal Osteoporosis. Front Med (Lausanne). 2020;7:381. Doi:10.3389/fmed.2020.00381.


24. Seelig M.S. Magnesium Deficiency in the Pathogenesis of Disease: Early Roots of Cardiovascular, Skeletal and Renal Abnormalities. New York, USA: Springer-Verlag, 1980. 488 p. Doi: 10.1007/978-1-4684-9108-1.


25. Jiang Q., Uitto J. Restricting dietary magnesium accelerates ectopic connective tissue mineralization in a mouse model of pseudoxanthoma elasticum (Abcc6(-/-) ). Exp Dermatol. 2012;21(9):694–99. Doi: 10.1111/j.1600-0625.2012.01553.x.


26. LaRusso J., Jiang Q., Li Q., Uitto J. Ectopic mineralization of connective tissue in Abcc6-/- mice: effects of dietary modifications and a phosphate binder--a preliminary study. Exp Dermatol. 2008;17(3):203–7. Doi: 10.1111/j.1600-0625.2007.00645.x.


27. LaRusso J., Li Q., Jiang Q., Uitto J. Elevated dietary magnesium prevents connective tissue mineralization in a mouse model of pseudoxanthoma elasticum (Abcc6(-/-)). J Invest Dermatol. 2009;129(6):1388–94. Doi: 10.1038/jid.2008.391.


28. Торшин И.Ю., Громова О.А. Дисплазия соединительной ткани, клеточная биология и молекулярные механизмы воздействия магния. Русский медицинский журнал. 2008;16(4):230–38.


29. Quan W., Yin Y., Xi M., et al. Antioxidant properties of magnesium lithospermate B contribute to the cardioprotection against myocardial ischemia/reperfusion injury in vivo and in vitro. J Tradit Chin Med. 2013;33(1):85–91. Doi: 10.1016/s0254-6272(13)60106-5.


30. Pagès N., Gogly B., Godeau G., et al. Structural alterations of the vascular wall in magnesium-deficient mice. A possible role of gelatinases A (MMP-2) and B (MMP-9). Magnes Res. 2003;16(1):43–8.


31. Yue J., Zhang K., Chen J. Role of integrins in regulating proteases to mediate extracellular matrix remodeling. Cancer Microenviron. 2012;5(3):275–83. Doi: 10.1007/s12307-012-0101-3.


32. Gao F., Li J.M., Xi C., et al. Magnesium lithospermate B protects the endothelium from inflammation-induced dysfunction through activation of Nrf2 pathway. Acta Pharmacol Sin. 2019;40(7):867–78. Doi: 10.1038/s41401-018-0189-1.


33. Xu K., Zang X., Peng M., et al. Magnesium Lithospermate B Downregulates the Levels of Blood Pressure, Inflammation, and Oxidative Stress in Pregnant Rats with Hypertension. Int J Hypertens. 2020;2020:6250425. Doi: 10.1155/2020/6250425.


34. Nunes A.M., Minetti C.A.S.A., Remeta D.P., Baum J. Magnesium Activates Microsecond Dynamics to Regulate Integrin-Collagen Recognition. Structure. 2018;26(8):1080–90.e5. Doi: 10.1016/j.str.2018.05.010.


35. Zhang K., Chen J. The regulation of integrin function by divalent cations. Cell Adh Migr. 2012;6(1):20–9. Doi: 10.4161/cam.18702.


36. Nie X., Sun X., Wang C., Yang J. Effect of magnesium ions/Type I collagen promote the biological behavior of osteoblasts and its mechanism. Regen Biomater. 2020;7(1):53–61. Doi: 10.1093/rb/rbz033.


37. Тихонова О.В., Дрокина О.В., Моисеева Н.Е. и др. Оценка информативности методов определения содержания магния в организме на примере пациентов с признаками дисплазии соединительной ткани. Архивъ внутренней медицины. 2014;1(15):19–24.


38. Paik Y.H., Yoon Y.J., Lee H.C., et al. Antifibrotic effects of magnesium lithospermate B on hepatic stellate cells and thioacetamide-induced cirrhotic rats. Exp Mol Med. 2011;43(6):341–49. Doi: 10.3858/emm.2011.43.6.037.


39. Maier J.A., Malpuech-Brugere C., Zimowska W., et al. Low magnesium promotes endothelial cell dysfunction: implication for atherosclerosis, inflammation and thrombosis. Biochim Biophys Acta. 2004;1689(1):13–21. Doi: 10.1016/j.bbadis.2004.01.002.


Об авторах / Для корреспонденции


Автор для связи: Надежда Владимировна Изможерова, д.м.н., доцент, зав. кафедрой фармакологии и клинической фармакологии, Уральский государственный медицинский университет, Екатеринбург, Россия; nadezhda_izm@mail.ru


ORCID:
Изможерова Н.В., https://orcid.org/0000-0001-78269657
Бахтин В.М., https://orcid.org/0000-0001-7907-2629
Шамбатов М.А., https://orcid.org/0000-0001-7312-415X
Попов А.А., https://orcid.org/0000-0001-6216-2468


Похожие статьи


Бионика Медиа