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1 MAGNÉSIO E OSTEOPOROSE MAGNESIUM AND OSTEOPOROSIS MAGNESIO Y LA OSTEOPOROSIS LARISSA FEIBER 1 ROBERTA CAETANO 2 RESUMO Com o cessar do crescimento dos ossos em comprimento e largura, o processo de consolidação óssea se mantém e atinge seu máximo na faixa dos 30 anos, o pico de massa óssea. Após se inicia o declínio natural da densidade mineral óssea e a partir dos 50 anos esta perda é acentuada. A osteoporose, doença caracterizada pela perda de massa óssea e deterioração da microarquitetura, resulta na fragilidade dos ossos e maior suscetibilidade a fraturas. Aproximadamente 50-60% do magnésio está no esqueleto, e uma dieta deficiente em magnésio tem sido considerada como fator de risco para a osteoporose. Estudos em animais demonstram que a deficiência de magnésio resulta na redução da resistência e volume dos ossos, baixo desenvolvimento ósseo e desequilíbrio entre a formação e reabsorção óssea. O aporte adequado de magnésio apresenta efeitos sobre a densidade mineral óssea seja por influenciar diretamente a atividade dos osteoblastos e osteoclastos, modular o metabolismo ósseo, reduzir a liberação de citocinas inflamatórias e/ou auxiliar na manutenção do equilíbrio ácido-básico do organismo. Entretanto, há dados na literatura com resultados controversos que parecem indicar má relação com outros minerais, justificando esses achados. Palavras-chave: Magnésio; Metabolismo ósseo; Osteoporose. 2 ABSTRACT: With the interruption of bone growth in length and width, the bone solidification process keeps and reaches its maximum in the range of 30 years, the peak of bone mass. After starting the natural decline in bone mineral density, from age 50, this is loss is marked. Osteoporosis, a disease characterized by loss of bone mass and microarchitectural deterioration, resulting in bone fragility and increased susceptibility to fractures. Approximately 50-60% of magnesium is in the skeleton, and a deficient diet in magnesium has been considered as a risk factor for osteoporosis. Studies in animals demonstrate that magnesium deficiency results in reduction of the resistence and volume of the bones, low development and imbalance between bone formation and resorption. The adequate intake of magnesium, has effects on bone mineral density either by directly influencing the activity of osteoblasts and osteoclasts, modulate bone metabolism, reducing the release of inflammatory cytokines and/or help maintain the acid-base balance in the body. However, some data in the literature with controversial results seem to indicate that bad relation with other minerals, explaining these findings. Key-words: Magnesium; Bone metabolism; Osteoporosis. RESUMEN: Con el cesar del crecimiento óseo en longitud y anchura, el proceso de consolidacion del hueso continúa y alcanza su máximo en el rango de 30 años, en el pico de masa ósea. Después de iniciar la declinación natural de la densidad mineral ósea de 50 años de edad y esta pérdida es significativa. La osteoporosis, una enfermedad caracterizada por la pérdida de masa ósea y el deterioro de la microarquitectura, lo que resulta en la fragilidad ósea y aumento de la susceptibilidad a las fracturas. Aproximadamente el 50-60% del magnésio se encuentra en el esqueleto, y una dieta deficiente em magnésio, ha sido considerada como um fator de riesgo para la osteoporosis. Los estudios en animales muestran que la deficiencia de magnésio resulta en la reducion de la resistencia ósea reducida y el volumen de los huesos, bajo el desarrollo ósseo, y el desequilibrio entre la formación y resorción ósea. El consumo adecuado de magnesio tiene efectos sobre la densidad mineral óssea, ya sea por influencia directa en la actividad de los osteoblastos y los osteoclastos, modulan el metabolismo óseo, lo que reduce la liberación de citoquinasinflamatorias y/o ayudar mantener el equilibrio ácido-base en el cuerpo. Sin embargo, algunos datos en la literatura con resultados controversius parecen indicar que la mala relación con otros minerales, lo que explica estos resultados. Palabras clave: Magnesio, el metabolismo óseo, osteoporosis. 3 INTRODUÇÃO O osso é composto por sais inorgânicos, em sua maioria cristais de hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2] com menores quantidades de sódio, magnésio, potássio, zinco e carbonato, associados à uma matriz protéica orgânica, constituída 95% de fibras de colágeno tipo I e 5% de proteoglicanos e proteínas não colagenosas, como a osteocalcina. Os ossos são constituídos por dois tipos de tecidos: o cortical e o trabecular. O osso cortical é denso e compacto, enquanto o trabecular é muito menos denso e metabolicamente ativo 1 . Com o cessar do crescimento dos ossos em comprimento e largura, o processo de consolidação óssea se mantém e atinge seu máximo na faixa dos 30 anos, o pico de massa óssea. Após se inicia o declínio natural da densidade mineral óssea e a partir dos 50 anos esta perda é acentuada 1 . Quanto maior o pico de massa óssea, maior será o aporte para compensar a perda que ocorre com o avançar da idade, o que contribui para a redução dos riscos de osteoporose. Por ser uma doença caracterizada pela deterioração da microarquitetura e perda de massa óssea, a osteoporose resulta na fragilidade dos ossos e maior suscetibilidade a fraturas 2 . O magnésio é o quarto cátion mais abundante no corpo e o segundo mais prevalente no meio intracelular 3,4 . É limitante em mais de 300 reações enzimáticas quelato com ATP (MgATP), atua como catalisador para inúmeras enzimas, além de fornecer estrutura específica as mesmas 5 . É fundamental para a função normal das glândulas paratireóides, para o metabolismo da vitamina D e atua na sensibilidade dos tecidos-alvos à ação do PTH e do metabólito ativo da vitamina D [1,25(OH)2] 6 . A deficiência de magnésio está associada com a hipertensão, arritmia cardíaca, infarto do miocárdio, hipocalemia e hipocalcemia 7 . A Recomendação de Ingestão Diária para adultos do sexo masculino e feminino é de 420 e 320 mg/dia, respectivamente 8 . Aproximadamente 50-60% do magnésio está no esqueleto, e uma dieta deficiente em magnésio tem sido considerada como fator de risco para a osteoporose 7,9 . Portanto, esta revisão propõe verificar a relação entre o magnésio e o metabolismo ósseo e sua influência na etiologia da osteoporose. METODOLOGIA Artigo de revisão da literatura, com ênfase nos últimos 20 anos, utilizando artigos indexados na base de dados PubMed e Google scholar através das palavras-chave: 4 magnesium, osteoporosis and bone health. Foram excluídos do estudo artigos em idiomas estrangeiros, excetuado português, inglês e espanhol. Livros também foram verificados, bem como as referências citadas nas publicações foram examinadas e consideradas. METOBOLISMO DO MAGNÉSIO E FUNÇÕES Aproximadamente 60% do magnésio está presente nos ossos, destes 30% é permutável, com a finalidade de manter a concentração no soro estável. Em adultos normais, o magnésio total no soro varia entre 0,70 a 1,10 mmol/L, no qual 20% é complexado às proteínas, 65% é ionizado e o restante ligado a íons diversos, como o fosfato e o citrato. O intervalo de referência para a concentração de magnésio ionizado sérico é entre 0,54 a 0,67 mmol/L, e portanto, mais estreito em relação ao cálcio 10 . O magnésio ionizado livre constitui apenas 0,5 a 5% do magnésio celular total, o restante é complexado a compostos iônicos, como o ATP, ADP, citrato, proteínas, RNA e DNA ou é sequestrado para dentro do retículo endoplasmático e mitocôndrias.A concentração de magnésio livre intracelular, medido com o uso de corante fluorescente, é em cerca de 0,5 mmol/L 11 , porém esta concentração varia conforme o tipo de célula e a técnica utilizada, cuja distribuição intracelular é heterogênea, com menores concentrações nas regiões periféricas do citoplasma em relação a região próxima ao núcleo 12 . A taxa de transporte transmembrana de magnésio varia conforme o tipo celular, sendo mais elevada no coração, fígado e rins, e inferior no músculo esquelético, hemácias e cérebro. A concentração de magnésio intracelular também é superior em células com rápida proliferação, o que indica que o transporte deste está ligado a atividade metabólica da célula 13 . A absorção intestinal de magnésio está inversamente relacionada com sua ingestão, sendo em cerca de 65% em condições de baixo consumo e 11% em alto consumo. É no íleo e no cólon que a maior parte do magnésio ingerido é absorvido, em doses normais é absorvido essencialmente por difusão passiva, entretanto, durante a baixa ingestão, a absorção por um transportador saturável pode ser demonstrada 14 . A função renal adequada é fundamental à homeostase e a manutenção da concentração plasmática de magnésio, sendo esta concentração plasmática um dos principais determinantes na sua excreção urinária. Quando há baixa ingestão de magnésio, sua excreção renal reduz para < 0,5% da carga filtrada, devido ao aumento da reabsorção tubular na Alça de Henle ascendente. O mecanismo desta adaptação não é bem elucidado 15 . Nenhum único hormônio apresentou relação específica com a homeostase do magnésio, no entanto, muitos hormônios, incluindo o paratormônio (PTH), hormônio 5 antidiurético (ADH), calcitonina, glucagon e insulina demonstraram afetar a reabsorção tubular de magnésio. Destes, o PTH é o mais influente, por estimular a reabsorção de magnésio nos túbulos distais através de um processo mediado por adenosina mono fosfato cíclico (AMP-c) 16,17 . A depleção de fosfato está associada ao aumento na excreção urinária de magnésio e pode causar hipomagnesemia, bem como a hipercalcemia e o uso de diuréticos, por inibirem a reabsorção na Alça de Henle ascendente, na hipercalcemia também há aumento na excreção urinária de cálcio, no entanto, a excreção de magnésio é superior 18 . O magnésio atua na síntese de ácidos graxos e proteínas; ativação de aminoácidos; fosforilação da glicose e seus metabólitos na via glicolítica; descarboxilação oxidativa do citrato; reações de transcetolase; formação de AMP cíclico em 100 reações; transporte de íons potássio e cálcio; e estabilização da estrutura do ATP no músculo e nos tecidos moles 19 . O magnésio forma um complexo com o ATP (Mg-ATP), o qual é substrato para enzimas que utilizam o ATP dependente da bomba de sódio/potássio. Age também na modulação da secreção do PTH, dependente de AMP cíclico. O complexo Mg-ATP atua como substrato para a adenilato ciclase, sendo conhecido como bloqueador dos canais de cálcio fisiológico 20- 22 . FONTES ALIMENTARES A ingestão dietética de magnésio depende da composição alimentar diária. Fontes importantes de magnésio incluem hortaliças e folhosos verdes, grãos, nozes, sementes, cereais integrais e leguminosas. Vegetais, frutas, carnes e peixes apresentam teores intermediários do mineral, enquanto laticínios são pobres em magnésio. A Tabela 1 dispõe as principais fontes alimentares e o teor de magnésio das mesmas, de acordo com a respectiva quantidade do alimento. Tabela 1. Conteúdo de magnésio em alguns alimentos. Alimentos Peso (g) Magnésio (mg) Semente de Abóbora 57 303 Amêndoas 78 238 Castanha-do-brasil 70 166 Feijão preto cozido 86 60 Gérmen de trigo 14 45 6 Arroz integral cozido 98 42 Pão integral 28 24 Farelo de trigo 3,6 23 Farelo de aveia 6 13 Gergelim 9,4 32 Lentilha cozida 99 36 Ervilhas verdes cozidas 80 23 Couve cozida 90 21 Brócolis cozido 85 19 Peixe cozido 100 30 - 40 Frango cozido 100 29 Adaptado de HANDS, 2000 23 . O refino ou processamento de alimentos pode reduzir o teor de magnésio dos alimentos em até 85%. Além disso, a cocção, especialmente de ebulição resulta em perdas significativas de magnésio 24 . Os fitatos formam complexos com o magnésio e prejudicam sua absorção, porém, as quantidades presentes em uma dieta normal não afetam de maneira significativa. Outros fatores alimentares que devem ser considerados por afetarem a absorção intestinal de magnésio são o oxalato, fosfato, proteínas, potássio e zinco 18 . INFLUÊNCIA NO METABOLISMO ÓSSEO Os marcadores ósseos são os produtos bioquímicos envolvidos no processo de formação (por exemplo, no soro a osteocalcina e fosfatase alcalina osso-específica), ou no processo de reabsorção óssea (por exemplo, a deoxipiridinolina e N-telopéptideo de ligação cruzada com colágeno tipo I urinários). A elevação destes marcadores reflete um aumento na renovação óssea e estes parâmetros têm sido utilizados em vários estudos para prever a perda óssea 25 . New et al. (2000) avaliaram a correlação da ingestão alimentar de magnésio com estes marcadores bioquímicos e apesar de não ter encontrado associação entre o consumo de magnésio e a osteocalcina sérica, a ingestão de magnésio foi negativamente correlacionada com a excreção urinária de piridinolina e deoxipiridinolina, sugerindo que uma dieta pobre em magnésio é associada ao aumento da reabsorção óssea 26 . Têm-se observado um decréscimo de osteoblastos em roedores com deficiência de magnésio 27,28 , em outros estudos a osteocalcina e a fosfatase alcalina osso-específica séricas e o mRNA osteocalcina no osso foram reduzidos, o que sugere redução da atividade dos 7 osteoblastos 29,30 . Em um estudo mais recente em ratos menos gravemente depauperados, o número de osteoblastos não diferiu do grupo controle, no entanto, os marcadores de formação óssea (fosfatase alcalina e osteocalcina) foram reduzidos, o que indica prejuízo na atividade osteoblástica 28 . Outro estudo sugere que o magnésio resultou em um aumento da adesão dos osteoblastos em superfícies biocerâmicas através de um mecanismo mediado pela integrina 31 . Estes estudos sugerem que variações na concentração de magnésio podem influenciar diretamente a função dos osteoblastos e o metabolismo ósseo. Estudo em ratos demonstrou que após a administração de uma dieta pobre em magnésio houve redução do crescimento ósseo, diminuição do número de osteoblastos e aumento dos osteoclastos, além da perda de osso trabecular e estimulação de citocinas pró- inflamatórias 27 . Outros estudos em animais também mostraram que a deficiência de magnésio resultou na redução da resistência e do volume dos ossos, baixo desenvolvimento ósseo 7,30 e desequilíbrio entre a formação e reabsorção óssea, com predomínio da última 32,33 . Outro estudo, também realizado em ratos e colaborando com esses dados, demonstrou que a depleção dietética de magnésio inferior a 50% das necessidades diárias do animal resultou em redução da massa óssea, ressaltando que este nível de ingestão é semelhante à ingestão de magnésio pela população humana, tornando-se um fator de risco para a osteoporose. Esta deficiência de magnésio quando associada à depleção de cálcio piora ainda mais esta condição. Os mecanismos propostos para a redução da massa óssea incluem a diminuição da formação e aumento da reabsorção óssea, e os fatores que contribuem incluem alterações no PTH e na 1,25(OH)2vitamina D, e um aumento na substância P resultando no aumentode citocinas inflamatórias, como o TNF e IL-1, bem como um aumento no RANKL (receptor ativador do ligante NFkB) e uma redução na osteoprotegerina 34 . Os principais mecanismos para a perda de massa óssea induzida pela deficiência de magnésio incluem os seguintes aspectos: 1) Aumento da liberação de substância P com estimulação do receptor NMDA por aminoácidos excitatórios, esta substância P ainda estimula a produção de TNF-α e IL-1 por monócitos, as quais ativam os osteoclastos; 2) Desenvolvimento do estresse oxidativo aumentando as espécies reativas de oxigênio, que também podem induzir a atividade osteoclástica; 3) Redução da atividade dos osteoblastos por perda do efeito mitogênico sobre estas células ou por redução na secreção de PTH e/ou por redução da produção de 1,25 dihidroxivitamina D3; 4) Provoca a formação de cristais de hidroxiapatita maiores e mais perfeitos, o que pode também contribuir para a fragilidade dos ossos 35 . 8 Um fator importante a ser considerado para a integridade óssea é a manutenção do equilíbrio ácido-básico do organismo 36 . O magnésio apresenta característica alcalina, e, portanto, auxilia na manutenção do equilíbrio do pH sanguíneo, o que possibilita o aumento do transporte de íons potássio no interstício ósseo, no entanto, em condições de hipomagnesemia ocorre alterações nas bombas de H/K ATPase dependentes de magnésio, o que provoca acidificação do pH e consequente aumento da instabilidade óssea, por atuar como sistema tampão. Além disso, a hipomagnesemia reduz a absorção de cálcio, uma vez que a ativação da vitamina D depende de uma enzima, a hidroxilase, a qual é dependente de magnésio 20,21,37 . Mulheres pós-menopáusicas são encorajadas a consumir pelo menos 1000 mg de cálcio diariamente, porém, isto pode conduzir uma relação entre cálcio/magnésio na dieta de 4:1, em vez de manter a proporção recomendada de 2:1, o que prejudica a absorção de magnésio e predispõe sua deficiência 18 . OSTEOPOROSE Baixas concentrações séricas de magnésio, cobre e zinco foram encontradas em mulheres pós-menopáusicas osteoporóticas em relação as mulheres que não possuíam osteoporose 38 . Em outro estudo envolvendo mulheres na perimenopausa e na pós-menopausa, mulheres com osteoporose grave tinham níveis significativamente mais baixos de magnésio ionizado sérico 39 . Em pacientes com doença de Crohn, maiores concentrações séricas de magnésio previu maior densidade mineral óssea (DMO) no fêmur, entretanto, foi observado correlação negativa na coluna vertebral 40 . Existem evidências sobre a suplementação de magnésio em mulheres na pós- menopausa e aumento da densidade mineral óssea, no entanto, não há dados concretos sobre seu efeito na redução dos riscos de fraturas 6 . Em um estudo retrospectivo, a administração de 200 mg de magnésio diário em mulheres na pós-menopausa, provocou um aumento não significativo de 1,6% na densidade mineral óssea da coluna lombar, sem nenhuma alteração no fêmur 41 . Pinheiro et al. (2009) ao avaliarem a relação entre a ingestão de nutrientes e fraturas osteoporóticas em brasileiros constataram que entre as mulheres com fraturas a ingestão de cálcio, fósforo e magnésio foi significativamente mais elevada em relação às mulheres sem fraturas, no entanto, apenas 20% atingiu as recomendações de ingestão diária para magnésio 42 . Segundo New et al. (2000), em mulheres pós-menopáusicas há uma associação positiva significativa entre a ingestão de magnésio e a DMO da coluna lombar e do fêmur 26 . 9 Um estudo de caso sobre uma mulher com 82 anos de idade portadora de osteoporose severa com múltiplas fraturas vertebrais, ao procurar o hospital por tetania foi submetida a uma bateria de exames, cujos dados laboratoriais relataram hipomagnesemia, hipocalcemia, hipocalemia, deficiência de vitamina D e PTH intacto ligeiramente elevado. A administração intravenosa de 720 mg de magnésio por 12 horas, normalizou as concentrações de cálcio e potássio, bem como aumentou os níveis séricos de PTH intacto, marcadores de formação óssea, 1,25-dihidroxivitamina D, marcadores de reabsorção óssea urinária e reduziu a reabsorção tubular de fosfato. Os valores da DMO da coluna lombar e do colo do fêmur aumentaram de 0,328 g/cm 2 para 0,383 g/cm 2 e de 0,179 g/cm 2 para 0,212 g/cm 2 , respectivamente, durante seis meses com suplementação de magnésio sem terapias específicas para a osteoporose. Os autores concluíram que neste caso, a deficiência de magnésio provocou prejuízo na secreção de PTH e refratariedade óssea e renal ao hormônio, o que causou a supressão da remodelação óssea e da ativação renal da vitamina D, cujas alterações foram relacionadas à sua osteoporose severa, a qual foi revertida pela suplementação de magnésio 43 . Em um pequeno ensaio não controlado, foi demonstrado um aumento significativo na DMO da coluna lombar e do fêmur proximal em indivíduos celíacos suplementados com 575 mg de magnésio por dia durante 2 anos. Estes indivíduos apresentaram teores reduzidos de magnésio nos eritrócitos e nos linfócitos periféricos 44 . Estudos epidemiológicos com poucas pessoas sugerem que a ingestão elevada de magnésio está associada com uma maior DMO em homens e mulheres idosos 45 . CONCLUSÃO O magnésio, seja dietético em quantidades adequadas ou suplementar, é fundamental para o crescimento e desenvolvimento ósseo adequados, bem como para a formação eficaz da trabécula, proporcionando resistência aos ossos. A literatura apresenta dados ainda inconclusivos relacionando magnésio e osteoporose, entretanto os estudos com resultados controversos parecem apresentar má relação com outros minerais, como o fósforo e o cálcio, justificando esses achados. O magnésio por si só, apresenta efeitos sobre a densidade mineral óssea seja por influenciar diretamente a atividade dos osteoblastos e osteoclastos, modular o metabolismo ósseo, reduzir a liberação de citocinas inflamatórias e/ou auxiliar na manutenção do equilíbrio ácido-básico do organismo. 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1 HEANEY, R. P. Dairy and Bone Health. 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