Порушення калій-магнієвого гомеостазу при COVID‑19 і сучасні способи корекції

24.02.2021

Стаття у форматі PDF

Коронавірусна хвороба (COVID‑19) спричиняє множинні патологічні реакції, як-от гіпертермія, гіпервентиляція, анорексія та гастроентерит, які, своєю чергою, призводять до порушення електролітного балансу в організмі. Гіпокаліємія та гіпомагніємія можуть обтяжувати перебіг коронавірусної інфекції, зумовлювати респіраторні, кардіоваскулярні, неврологічні й інші ускладнення.

Магній і калій (із натрієм і кальцієм) є базовими елементами людського організму, що підтримують гомеостаз і функціонування клітин [1]. У нормі концентрація магнію в сироватці крові становить 1,7-2,2 мг/дл (1,5-1,9 мЕкв/л, або 0,75-0,95 ммоль/л) незалежно від віку [2, 3]. Магній – основний внутрішньоклітинний катіон, кофактор >600 ферментів, який бере участь у біохімічних реакціях енергетичного обміну, синтезу білків і нуклеїнових кислот, а також має важливу роль у регуляції роботи імунної системи. Дефіцит магнію через недостатнє споживання з їжею в практично здорових людей є відносно рідкісним явищем, оскільки нирки дуже чутливо регулюють екскрецію магнію. Натомість у разі гострих і хронічних захворювань гіпомагніємія – надзвичайно поширений стан, який (за різними оцінками) спостерігається в 11-61% госпіталізованих пацієнтів, хоча часто залишається нерозпізнаним, адже рівень магнію рідко визначається в рутинній практиці [3].

Гіпокаліємія також часто трапляється в медичній практиці, особливо у хворих із загостреннями хронічних захворювань, які потребують інфузійної та діуретичної терапії. Калій утворює внутрішньоклітинну буферну систему, призначення котрої полягає в підтриманні кислотно-лужного балансу всередині клітин. У разі тяжких захворювань, отруєнь, травм, шоку буферна система до певної межі перешкоджає руйнуванню клітин. Окрім того, калій дуже важливий для нормальної роботи нервової системи та мускулатури, утворення глікогену й обміну білка. Зниження рівня калію до <3,5 мЕкв/л є потенційно небезпечним розладом, який може підвищувати ризик порушень серцевого ритму. Можливі причини розвитку гіпокаліємії в пацієнтів із COVID‑19 включають патологічну активацію ренін-ангіотензин-альдостеронової системи (РААС), шлунково-кишкові втрати, вторинну анорексію, ураження тубулярного апарату нирок, зокрема через прямий цитотоксичний ефект вірусу SARS-CoV‑2 [4, 5].

Ретроспективний аналіз 290 госпіталізованих пацієнтів із підтвердженою COVID‑19 помірної тяжкості, котрі лікувалися в третинній клініці м. Модена (Італія), виявив гіпокаліємію в 119 осіб, що становило 41% вибірки [6]. Зниження концентрації калію було здебільшого помірним (3-3,4 мЕкв/л) і поєднувалося з гіпокальціємією та гіпомагніємією. Основними причинами електролітних розладів були діуретична терапія (53,4%) та кортикостероїди (23,3%). Автори дійшли висновку, що гіпокаліємія є поширеним порушенням серед пацієнтів із COVID‑19 і найчастіше спричинена втратами калію із сечею. Хоча дефіцит калію був здебільшого помірним і не асоціювався з тяжким перебігом інфекції, італійські клініцисти вважають за потрібне призначати госпіталізованим пацієнтам препарати калію для профілактики потенційно небезпечних аритмій [6].

У пацієнтів із тяжким перебігом інфекції, котрі лікуються у відділенні інтенсивної терапії, електролітні порушення з’являються ще частіше. За повідомленнями з Китаю, гіпокаліємію виявили в 93% критично хворих на COVID‑19 [5]. Близько половини пацієнтів із гіпокаліємією також мали знижений рівень магнію. Механізми регуляції обміну цих елементів взаємопов’язані. Низький рівень магнію перешкоджає компенсації гіпокаліємії через порушення функції натрій-калієвої АТФ-ази (що зумовлює виснаження внутрішньоклітинних запасів калію) та спричиняє втрату калію через дистальні канальці нирок [7, 8]. У китайському дослідженні деякі пацієнти потребували інфузійного введення до 3 г калію на добу [5]. Припинення надмірної втрати калію через підвищену ниркову екскрецію є важливим позитивним прогностичним фактором, який вказує на початок компенсації дисбалансу РААС і одужання критично хворих на COVID‑19 [5].

Роль магнію в боротьбі з COVID‑19

У медицині описані протизапальні, антиспастичні, вазодилатувальні та нейропротекторні властивості препаратів магнію [1]. Нові публікації розглядають ефекти магнію з погляду профілактики та лікування COVID‑19.

Цитокіновий шторм та ураження легень. У контексті коронавірусної пневмонії гіпомагніємія асоціюється з т. зв. цитокіновим штормом – масовим вивільненням прозапальних медіаторів, яке спричиняє системну запальну реакцію та може зумовлювати критичне ураження легень й інших органів [3]. Численні маркери ендотеліальної дисфункції, окисного стресу та системного запалення (IL‑6, TNF, розчинна молекула клітинної адгезії-1, С-реактивний білок) реагують підвищенням на низький рівень магнію [2]. Натомість у разі введення магнію ефект блокування кальцієвих каналів перешкоджає притоку кальцію в імунокомпетентні клітини, внаслідок чого обмежується активація ядерного фактора NF-κB і продукція прозапальних цитокінів, зокрема IL-6, який вважається ініціатором цитокінового шторму [1-3]. Нещодавні систематичні огляди рандомізованих контрольованих досліджень продемонстрували зворотний зв’язок між прийомом магнію, рівнями С-реактивного білка та вираженішим ефектом у пацієнтів із системним запаленням [9, 10]. На моделі гострого ураження легень уведення магнію зменшувало навколобронхіальну інфільтрацію клітинами запалення, альвеолярну септальну інфільтрацію й альвеолярний набряк [11].

Окрім того, магній широко відомий як антагоніст кальцію, що сприяє релаксації посмугованих м’язів бронхів, тому препарати магнію широко використовуються при респіраторних захворюваннях [1]. Отже, застосування магнію за рахунок протизапального, антиоксидантного ефектів і бронходилатації може сприяти кращому контролю респіраторних симптомів, а також запобігати розвитку цитокінового шторму при COVID‑19 (рис.).

Рис. Можливі механізми впливу магнію на патогенез ураження легень при COVID‑19 і клінічні ефекти [1]

Контроль кардіоваскулярних симптомів. Магній інгібує вивільнення кальцію з ендоплазматичного ретикулуму, пригнічує скоротливість посмугованих м’язів судин, а тому діє як вазодилататор, знижує систолічний, діастолічний і середній артеріальний тиск [12]. Окрім того, механізми впливу магнію на функцію серцево-судинної системи можуть бути опосередковані ефектом активації калієвих каналів, що полегшує відтік іонів кальцію з клітини, підвищенням продукції оксиду азоту ендотелієм, а також блокуванням кальцієвих каналів N-типу, що зумовлює пригнічення вивільнення норадреналіну [13].

Доведено, що прийом препаратів магнію допомагає контролювати артеріальну гіпертензію, знижує ризик фібриляції передсердь, пом’якшує перебіг субклінічного атеросклерозу та запобігає іншим серцево-судинним захворюванням [12-14]. Ці результати обґрунтовують додатковий прийом магнію для значної частки пацієнтів із COVID‑19 і коморбідними серцево-судинними захворюваннями.

COVID‑19, захисний ефект вітаміну D та роль магнію. Вітамін D знижує ризик інфекцій через множинні механізми, зокрема індукцію кателіцидинів і дефензинів, які пригнічують реплікацію вірусів, а також деякі прозапальні цитокіни, що ініціюють запалення й ураження легень [15]. Активна форма вітаміну D (кальцитріол або 1,25-дигідроксихолекальциферол) за структурою є стероїдним гормоном і діє як модулятор імунної системи, пригнічуючи експресію медіаторів запалення та стимулюючи функцію макрофагів. Зростає кількість опублікованих ретроспективних досліджень, за допомогою яких було виявлено дефіцит вітаміну D серед пацієнтів із COVID‑19 [3]. Окрім того, дослідження у 20 європейських країнах підтвердило зв’язок дефіциту вітаміну D зі смертністю від коронавірусної інфекції [16]. Призначення вітаміну D уже застосовується в практиці профілактики та лікування COVID‑19, хоча й без надійного підкріплення контрольованими дослідженнями.

Магній відіграє важливу роль у процесах активації та реалізації фізіологічних функцій вітаміну D; за його дефіциту можуть порушуватися синтез і секреція паратиреоїдного гормона, а також зменшуватися кількість активних рецепторів до вітаміну D у цільових клітинах. Сироватковий рівень 1,25(OH)D часто залишається низьким у пацієнтів із недостатністю магнію, незважаючи на прийом препаратів вітаміну D [3].

Нещодавно в ретроспективному обсерваційному дослідженні продемонстровано статистично значуще зменшення потреби в кисневій терапії серед госпіталізованих пацієнтів із COVID‑19, які щодня впродовж 2 тиж приймали 1000 МО вітаміну D3, 150 мг магнію і 500 мкг вітаміну В12, прийом яких був значущим протекторним чинником проти погіршення перебігу інфекції після врахування віку, статі та впливу супутніх захворювань [17].

Роль калію в забезпеченні імунної відповіді

Калій діє синергічно з магнієм для забезпечення багатьох фізіологічних процесів, включно з реалізацією імунних реакцій [18-21]. Зокрема, в експериментальних роботах було встановлено, що при зниженні внутрішньоклітинної  концентрації іонів калію лейкоцити втрачають здатність повноцінно виконувати свої функції [22]. Результати інших досліджень показали, що гіпокаліємія асоціюється з тяжчим перебігом інфекційних процесів та їх більш несприятливими наслідками [23-25]. Згодом з’ясувалося, що й інфекція, зумовлена вірусом SARS-CoV-2, не є винятком із цього правила. Ще на початку пандемії COVID-19 китайські вчені встановили, що в 93% пацієнтів із тяжким або дуже тяжким перебігом цього захворювання має місце гіпокаліємія [26].

Практичні рекомендації з корекції електролітних порушень при COVID‑19

Внутрішньовенні інфузії магнію дають змогу швидко відновити рівень мікроелемента в невідкладних ситуаціях (наприклад, у разі цитокінового шторму). Поповнення запасів магнію за допомогою пероральних препаратів є доступним і потенційно корисним втручанням на ранніх стадіях захворювання, а також для профілактики.

Відповідно до актуальної редакції Дієтичних рекомендацій для американців (2015-2020), рекомендована щоденна норма споживання магнію становить 310-320 мг для дорослих жінок і 400-420 мг для чоловіків, що можна рекомендувати також для осіб із м’якими симптомами COVID‑19 або з метою профілактики [1]. Особливо корисним додавання магнію є для пацієнтів із лабораторно підтвердженим помірним дефіцитом (сироваткова концентрація в межах 0,5-0,75 ммоль/л).

В умовах відділень інтенсивної терапії доцільно проводити інфузійне введення магнію пацієнтам із COVID‑19, у яких розвиваються помірна/тяжка гіпокаліємія, цитокіновий шторм, а також у разі підозри на гіпомагніємію. Рекомендована доза для корекції гіпомагніємії становить 1 г (8 мЕкв) внутрішньовенно кожні 6 год до 4 інфузій за легкої гіпомагніємії чи 250 мг/кг упродовж 4 год у разі тяжкої гіпомагніємії. У критично хворих осіб із легкою та помірною гіпомагнезіємією введення 1 г (8 мЕкв) магнію підвищує сироваткову концентрацію на 0,15 мЕкв/л упродовж 18-30 год. За тяжчого дефіциту магнію може знадобитися терапія вищими дозами [3].

Як уже зазначалося, дефіцит магнію в критично хворих осіб часто поєднується з гіпокаліємію та гіпокальціємією. Крім того, дефіцит магнію робить гіпокаліємію рефрактерною до лікування інфузіями калію. Якщо в пацієнта підтверджується гіпомагніємія чи погранична концентрація магнію на нижній межі норми, слід проводити одночасно корекцію й гіпомагніємії, й гіпокаліємії, щоби запобігти подальшому падінню рівня калію після припинення інфузії препаратів калію [3].

Висновки

  • Дефіцит калію та магнію часто розвивається за COVID‑19 і може погіршувати прогноз через підвищену сприйнятливість пацієнтів до системного запалення та несприятливих серцево-судинних ефектів.
  • Пероральний прийом препаратів магнію в межах рекомендованого добового споживання можна рекомендувати пацієнтам із легкими симптомами COVID‑19, а також із метою профілактики.
  • У пацієнтів із тяжким перебігом COVID‑19 інфузійну корекцію дефіциту магнію доцільно проводити одночасно з уведенням калію, оскільки механізми регуляції гомеостазу цих катіонів взаємопов’язані.

Довідка «ЗУ»

Добре відомим на українському ринку препаратом, який поєднує у своєму складі калієву та магнієву солі аспарагінової кислоти, є Панангін Форте. Цей препарат має широкий спектр кардіо-, ангіо- та церебропротекторних ефектів, завдяки чому може розглядатись як стандартний компонент медикаментозних схем базисної терапії в пацієнтів із кардіальною патологією, цукровим діабетом і різноманітними проявами ендотеліальної дисфункції.

Панангін Форте:

  • швидко відновлює рівні K та Mg в організмі;
  • не має кумулятивного ефекту;
  • покращує метаболічні процеси, зокрема в міокарді;
  • чинить антиаритмічну дію;
  • знижує ризик розвитку тромботичних ускладнень;може застосовуватись як із профілактичною метою, так і у відновлювальному періоді.

Список літератури знаходиться в редакції.

Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 2 (495), 2021 р.

СТАТТІ ЗА ТЕМОЮ Інфекційні захворювання

18.03.2024 Інфекційні захворювання Оптимізація лікування гострих респіраторних вірусних інфекцій: етіотропна, патогенетична та симптоматична терапія

Гостра застуда – самообмежувальне захворювання верхніх дихальних шляхів. Застуда зазвичай має помірну тяжкість і виникає під дією низки вірусів різних родин (найчастіше – риновірусів). Основними симптомами застуди є біль у горлі, гострий кашель, чхання, закладеність та виділення з носа (рис. 1). Інкубаційний період застуди триває зазвичай 24-72 год, а сама хвороба – в межах 1 тиж. Застуда асоціюється зі значним економічним тягарем для суспільства через потребу у візитах до лікаря, витрати на фармакопрепарати і біодобавки та тимчасову непрацездатність (Al-Haddad M.S. et al., 2016). ...

13.03.2024 Кардіологія Терапія та сімейна медицина Контроль глікемії у невідкладній кардіології

У червні минулоріч відбулася науково-практична конференція «Актуальні питання невідкладної кардіології», присвячена сучасним аспектам діагностики та лікування гострої серцево-судинної патології. Чималу увагу було приділено питанням контролю ключових показників гомеостазу, які значною мірою впливають на подальший прогноз і виживаність таких пацієнтів. Лікар спеціалізованого відділення інтенсивної терапії (ВІТ) і реанімації кардіологічного профілю ДУ «Національний науковий центр «Інститут кардіології, клінічної та регенеративної медицини ім. академіка М.Д. Стражеска НАМН України» (м. Київ) Анастасія Валеріївна Немирська присвятила свою доповідь проблемі порушень метаболізму глюкози, їхній корекції за невідкладних станів....

13.03.2024 Кардіологія Терапія та сімейна медицина Ускладнення артеріальної гіпертензії у вигляді порушення серцевого ритму. Що трапляється найчастіше?

28-29 листопада минулоріч в онлайн-режимі відбулася науково‑практична конференція «Артеріальна гіпертензія (АГ) у практиці сімейного лікаря». Чималу увагу було приділено питанням ускладнень АГ, із‑поміж яких до найчастіших і найзагрозливіших для життя належать порушення серцевого ритму. Про місце та роль своєчасної превенції фібриляції передсердь (ФП) на тлі АГ та оптимізацію фармакологічної підтримки таких пацієнтів розповіла старший науковий співробітник відділу аритмій серця ДУ «Національний науковий центр «Інститут кардіології ім. академіка М.Д. Стражеска НАМН України» (м. Київ), кандидат медичних наук Олена Миколаївна Романова. ...

12.03.2024 Кардіологія Терапія та сімейна медицина Багаторічний досвід використання гіполіпідемічної терапії: ефективність та безпека

Серцево-судинні захворювання (ССЗ), ключовою патогенетичною ланкою яких є атеросклероз, залишаються основною причиною смерті та інвалідності в усьому світі. Відомо, що основний фактор ризику атеросклерозу – ​це дисліпідемія, зокрема порушення показників холестерину ліпопротеїнів низької щільності (ХС ЛПНЩ); препаратами вибору, що ефективно нормалізують ХС ЛПНЩ, є статини. Їхня дія уповільнює прогресування атеросклерозу та зменшує ймовірність серцево-судинних (СС) подій і летальних випадків....