Magnesio e sistema nervoso centrale

Approfondimenti scientifici

Introduzione

Come noto il magnesio è coinvolto nella regolazione di numerosi processi enzimatici e ha un ruolo fondamentale nei processi energetici che coinvolgono il sistema nervoso centrale e nella trasmissione degli impulsi muscolari e nervosi: il sistema nervoso e tutti i muscoli del corpo, compreso il cuore, hanno necessità di magnesio per mantenere la loro normale funzionalità.

Il sistema nervoso centrale (SNC) fa parte del sistema nervoso ed è costituito da:

  • Cervello, formato dai corpi dei neuroni e dalle fibre nervose con il compito di trasmettere o ricevere le informazioni
  • Midollo spinale, costituito dai nervi che conducono le informazioni a livello periferico
  • Cervelletto, che controlla movimento ed equilibrio, contribuisce alla formazione della memoria e influenza le capacità di apprendimento
  • Tronco encefalico, punto di transito delle informazioni che provengono dal cervello o verso cui sono dirette.

Il ruolo fisiologico del magnesio

Il sistema nervoso centrale ha il compito di ricevere le informazioni che giungono dal sistema nervoso periferico e rielaborarle fornendo le risposte che verranno ridistribuite nell’organismo tramite il sistema nervoso periferico.

In particolare, il cervello elabora le informazioni provenienti dal midollo spinale in modo da regolare le principali funzioni dell’organismo, come la memoria, i pensieri e i movimenti. Il midollo spinale, invece, contribuisce ad effettuare alcuni movimenti riflessi senza che siano coinvolte le strutture del cervello.

Queste azioni vengono svolte ad opera dei neuroni, cellule specializzate con il compito di trasmettere il segnale da un trasduttore ad un effettore. Questo avviene per trasmissione di potenziali d’azione da una cellula all’altra, che alternano tra di loro potenziali di azione (per trasmettere il segnale nervoso) e potenziali di riposo, per terminare il segnale nervoso.

Neurone: cellula specializzata del sistema nervoso, ha il compito di trasmettere un segnale da un trasduttore (ad esempio una papilla gustativa o pelle) ad un effettore (ad esempio una cellula muscolare o un altro neurone) il segnale è ricevuto, elaborato, ritrasmesso. In ogni passaggio è coinvolto il Mg++.
Struttura del neurone

Il sistema nervoso centrale ha il compito di ricevere le informazioni che giungono dal sistema nervoso periferico e rielaborarle fornendo le risposte che verranno ridistribuite nell’organismo tramite il sistema nervoso periferico.

Il Magnesio è implicato in ogni passaggio della trasmissione neuronale. (4) Tutte le pompe che mantengono il potenziale di riposo utilizzano ATP e di conseguenza sono quindi Magnesio-dipendenti. Su presenza di un potenziale di riposo alterato, i segnali nervosi, che in condizioni fisiologiche ottimali sarebbero subliminali, vengono trasmessi con conseguente dispendio di energia inutile.

Il magnesio, perciò, è fondamentale nella modulazione del sistema nervoso e in particolare:

Gli effetti della carenza di magnesio sul SNC

Il magnesio è un elemento fondamentale per il buon funzionamento del sistema nervoso ed in particolare del sistema nervoso centrale. Una carenza di questo importante minerale può compromettere la regolazione degli impulsi nervosi ed in particolare la gestione delle situazioni di stress a cui si viene quotidianamente sottoposti. Si avvertirà quindi più intensamente un nervosismo generale con frequenti sbalzi di umore, insofferenza generale e tensione.

I disturbi correlati ad un deficit di magnesio

Il livello del magnesio è altamente associato ai livelli di stress. Stress e carenza di magnesio potenziano i loro effetti negativi in modo reciproco. La carenza di magnesio è stata associata a condizioni stressanti ed in particolare a questa condizione sono stati correlati diversi disturbi come fastidio alla testa, tensione muscolare, stress e stanchezza persistente.

Magnesio e stress

Lo stress rappresenta tutta la serie di reazioni e cambiamenti chimici, biochimici, fisiologici, psicologici (risposta allo stress) causati da uno stimolo valutato dal cervello come pericoloso (fattore di stress).
Quando il nostro corpo si sente in pericolo mette in campo una serie di “cambiamenti” per tornare alla situazione di “normalità”, ciò comporta un adattamento per meglio sopportare tali futuri stimoli.

Durante la risposta allo stress acuto, l’organismo aumenta i livelli plasmatici di magnesio nel sangue.
Lo spostamento del magnesio dallo spazio intracellulare a quello extracellulare svolge inizialmente un ruolo protettivo al fine di diminuire gli effetti negativi dello stress, ma periodi prolungati di stress e dunque quando gli stimoli sono eccessivi e/o continui, aumentano il consumo di magnesio e soprattutto il periodo di permanenza del magnesio nel plasma.

Curva dello stress

Questo a sua volta aumenta l’escrezione urinaria di magnesio e porta ad uno stato di carenza di magnesio e a ridotti livelli intracellulari, e di conseguenza comporta un’alterata tolleranza allo stress avviando un circolo vizioso e provocando un progressivo deficit di magnesio con conseguenze deleterie per il benessere dell’organismo.(8)

Bassi apporti di magnesio aumentano il rilascio di catecolamine in risposta allo stress.(8)(10) Gli acidi grassi risultanti dalla lipolisi indotta da adrenergici formano complessi di magnesio indissociati che esacerbano ulteriormente la deplezione dello stesso magnesio.(8) La cosa più interessante è che la carenza di magnesio in sé non induce una patologia specifica ma riduce la tolleranza allo stress secondario.(9)

 

C’è anche un numero crescente di prove che indicano che lo stress psicologico promuove lo stress ossidativo, principalmente attraverso l’autoossidazione delle catecolamine. Diversi studi hanno dimostrato che lo stress psicologico esacerba la perossidazione lipidica, aumenta la produzione di marker di danno ossidativo del DNA (8-oxo-7,8-diidroguanina) e diminuisce l’attività antiossidante plasmatica(8)(11) Molti di questi processi sono antagonizzati dal Magnesio(12)(13)(14)

Magnesio e memoria

Il magnesio è anche coinvolto nella formazione della memoria a lungo termine attraverso percorsi attivati ​​da Noradrenalina. La saturazione di magnesio libero aumenta l’affinità dell’adenilato ciclasi per l’adrenalina e lo stress eccessivo influisce sulla stabilità di questo enzima producendo perdita di attività. Inoltre, attivando l’adenilato ciclasi nei tessuti adiposi, lo stress aumenta la produzione di metaboliti chelanti come l’ATP 4− o il citrato , che riducono il livello di Magnesio libero.(15)

Il magnesio in neurologia

Diversi studi dimostrano che deficit protratti di magnesio nell’uomo e negli animali provocano disturbi neurologici, tra cui ipereccitabilità, alcuni dei quali possono essere invertiti con l’integrazione di magnesio.(1)

È infatti stato dimostrato che una diminuzione a livello centrale delle concentrazioni di magnesio è correlata ad una diminuzione di magnesio a livello extracellulare e la condizione fisiologica può essere facilmente ripristinate dopo l’integrazione di magnesio.(1)

Magnesio e sonno

Il “buon riposo” è uno dei fondamenti di una “buona salute”: un organismo in equilibrio riposa bene. Tuttavia, spesso in relazione a stili di vita frenetici e a situazioni di particolare stress, il sonno tarda ad arrivare, e durante la notte viene interrotto con difficoltà di riaddormentamento.(16)

Una delle attività più conosciute del Magnesio è quella di rilassante del sistema nervoso centrale. Alcuni studi dimostrano come l’assunzione quotidiana di magnesio migliori la qualità del sonno attraverso il mantenimento della normale funzione psicologica e del sistema nervoso.(17)

Il sonno

Il sonno è indispensabile per la sopravvivenza e per favorire il mantenimento del benessere fisico e mentale.
Durante il riposo esistono due diverse fasi:

  • Sonno REM: l’attività elettrica nel cervello è intensa, quanto quella rilevata durante lo stato di veglia. Gli occhi compiono dei movimenti rapidi e alcuni muscoli sono paralizzati, quindi risulta impossibile qualsiasi movimento volontario. Tuttavia, alcuni muscoli possono involontariamente contrarsi. In questa fase, la frequenza e la profondità della respirazione aumentano.
  • Sonno NREM: rappresenta circa il 75-80% del sonno totale negli adulti. Il sonno si sviluppa dallo stadio 1 ossia il livello più leggero, detto anche dormiveglia, allo stadio 3 ovvero il livello più profondo, in cui è possibile svegliare una persona con maggiore difficoltà. Allo stadio 3, la pressione arteriosa, la frequenza cardiaca e quella respiratoria sono al livello minimo. Lo stadio 3 è percepito come sonno di alta qualità.

I disturbi del sonno correlati ad un deficit di magnesio

La carenza del sonno è un problema crescente in molti paesi. I disturbi del sonno sono spesso associati a significativi disturbi di tipo fisico, psicologico e sociale. Spesso i disturbi del sonno si manifestano con difficoltà di addormentamento e/o risvegli notturni. (18)

Diversi studi sottolineano che la carenza di magnesio è associata ad un aumento dell’ampiezza della variazione giornaliera del sonno e della potenza delta del sonno a onde lente.(19)(20)

Nell’uomo, la privazione cronica del sonno è associata a livelli progressivamente decrescenti di magnesio intracellulare, ridotta durata dell’esercizio cardiopolmonare e aumentata ipersensibilità della risposta cronotropa alla stimolazione del sistema nervoso simpatico.(21) Interessante è il fatto che la carenza di magnesio è associata ad una diminuzione della melatonina, e l’integrazione di magnesio ne allevia i disturbi.(22)(23)(24)

Un dato clinico nei soggetti anziani, mostra che la somministrazione di magnesio (10 mmol e 20 mmol ciascuna per 3 giorni seguite da 30 mmol per 14 giorni) ha aumentato significativamente il sonno ad onde lente, i livelli di renina durante tutta la notte e i livelli di aldosterone nella seconda metà della notte, mentre è diminuito il livello di cortisolo nella prima parte della notte.(2)

Perché è importante il magnesio?

Il Magnesio interagisce con:

  • Asse Ipotalamo-Ipofisi-Surrene: il magnesio modula gli impulsi nervosi, la sintesi e rilascio di Catecolammine (adrenalina e noradrenalina) e riduce la sintesi di ACHT riducendo il rilascio di Cortisolo e Aldosterone.
  • Calcio: Un’alterazione dell’adeguato rapporto tra Magnesio e calcio comportano una sregolata trasmissione degli impulsi nervosi e un aumento del rilascio di catecolammine (adrenalina)
  • Serotonina (ormone benessere): il magnesio è essenziale per l’enzima che sintetizza la serotonina ed è in grado di migliorarne il legame con il suo recettore
  1. Morris ME. Brain and CSF magnesium concentrations during magnesium deficit in animals and humans: neurological symptoms. Magnesium Research. 1992 Dec;
  2. Abbott JA, Popescu GK. Hydroxynorketamine Blocks N-Methyl-d-Aspartate Receptor Currents by Binding to Closed Receptors. Molecular Pharmacology. 2020 Sep;
  3. Cuciureanu, Magdalena D., and Robert Vink. “Magnesium and Stress.” Magnesium in the Central Nervous System, edited by ROBERT VINK and MIHAI NECHIFOR, University of Adelaide Press, 2011, pp. 251–68,
  4. Pickering, G.; Mazur, A.; Trousselard, M.; Bienkowski, P.; Yaltsewa, N.; Amessou, M.; Noah, L.; Pouteau, E. Magnesium Status and Stress: The Vicious Circle Concept Revisited. Nutrients2020, 12, 3672.
  5. Quick S. Walter Bradford Cannon: pioniere della ricerca sullo stress. Int J Gestione dello stress.1994; I:141–3
  6. Murck H. Magnesium and affective disorders. Nutr Neurosci. 2002;5:375–89
  7. Whyte KF, Addis GJ, Whitesmith R, Reid JL. Adrenergic control of plasma magnesium in man. Clin Sci (Lond). 1987;72:135–8.
  8. Seelig MS. Consequences of magnesium deficiency on the enhancement of stress reactions; preventive and therapeutic implications (a review). J Amer Coll Nutr. 1994;13:429–46.
  9. Tejero-Taldo MI, Kramer JH, Mak Iu T, Komarov AM, Weglicki WB. The nerve-heart connection in the pro-oxidant response to Mg-deficiency. Heart Failure Rev. 2006;11:35–44.
  10. Tejero-Taldo MI, Kramer JH, Mak Iu T, Komarov AM, Weglicki WB. The nerve-heart connection in the pro-oxidant response to Mg-deficiency. Heart Failure Rev. 2006;11:35–44.
  11. Sivonova M, Zitnanova I, Hlincikova L, Skodacek I, Trebaticka J, Durackova Z. Oxidative stress in university students during examinations. Stress (Amsterdam, Netherlands). 2004;7:183–8
  12. Cernak I, Savic V, Kotur J, Prokic V, Kuljic B, Grbovic D, Veljovic M. Alterations in magnesium and oxidative status during chronic emotional stress. Magnes Res. 2000;13:29–36.
  13. Muir KW. Magnesium in stroke treatment. Postgrad Med J. 2002;78:641–5
  14. Nishizawa Y, Morii H, Durlach J (2007) Nuove prospettive nella ricerca sul magnesio, nutrizione e salute (Nishizawa Y, Mori H, Durlach J, eds.) Londra, Springer-Verlag.
  15. Bennun A. Characterization of the norepinephrine-activation of adenylate cyclase suggests a role in memory affirmation pathways Overexposure to epinephrine inactivates adenylate cyclase, a causal pathway for stress-pathologies. Bio Systems. 2010;100:87–93. 
  16. Forrest H et al. (2010) Magnesium supplementation improves indicators of low magnesium status and inflammatory stress in adults older than 51 years with poor quality sleep;
  17. Han KS et al. (2012). Stress and sleep disorder; Exp Neurobiol
  18. Partinen M. Sleep disorders and stress. J Psychosom Res. 1994;38(Suppl 1):89–91.
  19. Chollet D, Franken P, Raffin Y, Henrotte JG, Widmer J, Malafosse A, Tafti M. Magnesium involvement in sleep: genetic and nutritional models. Behav Genet. 2001;31:413–25
  20. Motta R, Louis JP, Frank G, Henrotte JG. Unexpected association between reproductive longevity and blood magnesium levels in a new model of selected mouse strains. Growth Dev Aging. 1998;62:37–45.
  21. Omiya K, Akashi YJ, Yoneyama K, Osada N, Tanabe K, Miyake F. Heart-rate response to sympathetic nervous stimulation, exercise, and magnesium concentration in various sleep conditions. Int J Sport Nutr Exercise Metabol. 2009;19:127–35.
  22. Billyard AJ, Eggett DL, Franz KB. Dietary magnesium deficiency decreases plasma melatonin in rats. Magnes Res. 2006;19:157–61.
  23. Depoortere H, Francon D, Llopis J. Effects of a magnesium-deficient diet on sleep organization in rats. 1993;27:237–45
  24. Held K, Antonijevic IA, Kunzel H, Uhr M, Wetter TC, Golly IC, Steiger A, Murck H. Oral Mg(2+) supplementation reverses age-related neuroendocrine and sleep EEG changes in humans. 2002