Magnésio: O Cátion de 300 Enzimas
Distribuição e Propriedades
Magnésio (Mg²⁺):
- Menor raio iônico entre os Metais Alcalinoterrosos Biológicos (Mg = 0,72Å < Ca = 1,00Å)
- Muito bem hidratado → Carga efetiva alta em solução
- Distribuição: 50-60% Ossos, 40% Intracelular (Músculo), < 1% Plasma
Mg²⁺ no Plasma: 0,7-1,0 mM (Total); ~55% Ionizado Livre, ~45% Ligado (Albumina, Citratos)
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Mg-ATP: A Forma Real do ATP
Complexo Mg-ATP:
- ATP existe fisiologicamente como Mg-ATP²⁻ (Não ATP⁴⁻ Livre!)
- Mg²⁺ se coordena com os grupos β e γ fosfatos do ATP (Distância 2,1Å)
- Estabiliza a Estrutura do ATP + Orienta Corretamente para Catálise
- Sem Mg²⁺: ATP hidrolisado espontaneamente e menos eficaz como substrato
Todas as Quinases Usam Mg-ATP:
- Hexoquinase (Glicólise)
- Piruvato Quinase (Glicólise)
- PKA, PKC, CaMKII, CK2 (Sinalização)
- Na⁺/K⁺-ATPase, SERCA, PMCA (Transportadores)
- Adenilato Ciclase → Mg-cAMP + PPi
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Mg²⁺ no Receptor NMDA
NMDA: Coincidence Detector:
- Canal Ionotrópico de Glutamato: Heterotetrâmero GluN1 + GluN2 (NR1 + NR2)
- Requisitos para Abertura: (1) Glutamato se liga ao GluN2; (2) Glicina se liga ao GluN1; (3) Despolarização da Membrana (Remove o Bloqueio por Mg²⁺)
Bloqueio por Mg²⁺: ``` Membrana em Repouso (−70mV): Mg²⁺ (do Extracelular) → Entra no Poro do Canal → Fica Preso no Segmento M2 → Bloqueia Condução de Ca²⁺ e Na⁺ através do Poro → NMDA Aberto mas NÃO Conduz (Bloqueio Dependente de Voltagem)
Despolarização (ex: LTP): Membrana de +30 a +50mV → Mg²⁺ Expulso do Poro pela Força Eletrostática → Canal Aberto + Conducão de Ca²⁺ (Ativa CaMKII → LTP) ```
Importância Fisiológica do Bloqueio por Mg²⁺:
- Permite Detecção de Coincidência: NMDA só abre se AMBOS (Pré e Pós) estiverem ativos
- Fundamento Celular da Aprendizagem Hebbiana (Regra de Hebb)
Fármacos que Agem no Sítio Mg²⁺ do NMDA:
- Cetamina/PCP: Bloqueadores de Poro (Open-Channel Block) = Dissociativos/Anestésicos
- Memantina: Bloqueador Voltagem-Dependente Mais Seletivo → Alzheimer (Menos Excitotoxicidade Basal)
- Mg²⁺ IV/IM: Tratamento de Eclâmpsia (Anticonvulsivante via Bloqueio NMDA + Vasodilatação)
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Mg²⁺ na Síntese de DNA e RNA
Mecanismo de Polimerase: ``` DNA Pol δ (Replicação de Lagging Strand): Sítio A (Metal A = Mg²⁺₁): Coordena 3'-OH do Primer + α-Fosfato do dNTP → Catálise Sítio B (Metal B = Mg²⁺₂): Estabiliza PPi que Sai + Alinha dNTP Sem Mg²⁺: Pol Inativa → Replicação Paralisa ```
Estabilização de Ácidos Nucleicos:
- Backbone de DNA = 2 Fosfatos/Nucleotídeo = −2 carga por pb
- Mg²⁺ neutraliza repulsão eletrostática entre fitas → Permite aproximação e Dobramento
- RNA: Mg²⁺ indispensável para estrutura de ribozimas + autoclivagem (Hammerhead Ribozyme)
Ribossomas:
- Subunidade 40S (Pequena): Mantida pela rede de Mg²⁺ estabilizando o rRNA 18S
- Subunidade 60S (Grande): rRNA 5,8S + 25/28S também depende de Mg²⁺
- Diálise contra EDTA (Quelador Mg²⁺) → Ribossoma Dissocia 80S em 40S + 60S
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Hipomagnesemia: O Eletrólito Fantasma
Por Que É "Fantasma":
- Mg²⁺ plasmático não reflete Mg²⁺ intracelular (Que é o que importa funcionalmente)
- Mg²⁺ plasmático pode estar normal com Mg²⁺ intracelular deplecionado
- Mg²⁺ não é medido de rotina como Na⁺/K⁺/Ca²⁺
Hipomagnesemia e Hipocalemia — Ligação Crucial:
- Na⁺/K⁺-ATPase necessita Mg²⁺ para funcionar → Sem Mg²⁺ = Menos Na⁺/K⁺-ATPase → Menos K⁺ absorvido nos Túbulos = Hipocalemia Refratária
- Regra Clínica: "Hipocalemia Refratária = Sempre Repor Mg²⁺"
Causas de Hipomagnesemia:
- Renais: Cisplatina (Lesão Tubular Mg²⁺), Anfotericina B, Tiazídicos, IBP crônico, Aminoglicosídeos, Ciclosporina
- Intestinais: SBI, Doença de Crohn, Cirurgia Bariátrica, Diarreia Crônica
- Metabólico: DM2 (Glicosúria arrasta Mg²⁺), Hiperaldosteronismo, Hipertiroidismo
Manifestações:
- Arritmias: Torsades de Pointes (TdP), QTc Prolongado, FA
- Neuromuscular: Tremor, Tetania, Hiperreflexia, Convulsões
- Resistência à Insulina (Mg²⁺ é Cofator da Receptor de Insulina Quinase/INSR)
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Referências
- de Baaij JH, et al. "Magnesium in man: implications for health and disease." *Physiol Rev.* 2015;95(1):1–46.
- Romani A. "Regulation of magnesium homeostasis and transport in mammalian cells." *Arch Biochem Biophys.* 2007;458(1):125–132.
- Mayer ML, et al. "Voltage-dependent block of excitatory amino acid responses by magnesium ions." *Nature.* 1984;309(5965):261–263.
- Dolmetsch RE. "Excitation-transcription coupling: signaling by ion channels to the nucleus." *Sci STKE.* 2003;2003(166):PE4.
- Swaminathan R. "Magnesium metabolism and its disorders." *Clin Biochem Rev.* 2003;24(2):47–66.
- Takaya J, et al. "Intracellular magnesium and insulin resistance." *Magnes Res.* 2004;17(2):126–136.