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丹尼斯Begos
， md, facs, facrs
負責醫療和科學事務的副主任
新星生物醫學
鎂在人體內
鎂(Mg)是人體中含量第四豐富的陽離子。大部分鎂存在於細胞內，超過一半存在於骨骼中，大約三分之一存在於肌肉中，剩下的鎂存在於軟組織和細胞外液中(圖1)。鎂存在於飲食中，來源多種多樣:綠葉蔬菜(鎂存在於葉綠素中)、堅果和種子、水果、酸奶以及小麥和燕麥等未經精製的穀物。它被腸道吸收，由腎髒排出。盡管鎂存在於各種各樣的食物中，但其中大部分在加工過程中丟失了。在過去的60年裏，水果和蔬菜中的鎂含量下降了20-30%。因此，據估計，高達60%的健康成年人沒有從他們的飲食中獲得推薦量的鎂。[1]盡管隻有大約1%的鎂位於細胞外，但這是一個非常重要的部分，因為鎂參與了許多生理過程(表1)，其中許多對整體健康至關重要，包括心髒傳導和收縮力、能量產生、離子運輸和凝血。
圖1:Mg在體內的分布
表1:鎂的一些生理功能
電離鎂並不總是與總鎂有關
細胞外鎂在這些過程中具有生理活性的部分是電離鎂(iMg)。血清中的Mg有3種狀態:蛋白質結合(20-30%)、與陰離子絡合(5-15%)和電離(55-70%)(圖2)。由於結合或絡合的Mg的數量變化很大，特別是在疾病中，iMg的變化是不可預測的。傳統的實驗室檢測通常隻測量血清總鎂(tMg)，這往往不能反映iMg。電離鈣通常可以測量，也可以通過總鈣和白蛋白水平計算，而iMg不常用測量，也不容易計算。[２]特別是ICU患者、圍手術期患者、極端年齡(老年人或新生兒)、慢性腎髒疾病患者的iMg水平變化明顯，tMg變化不大，反之亦然。這種變化可能是由於血清蛋白質水平的變化，或血液中陰離子的變化，這將導致iMg水平的波動。在瑞典的一項研究中，25%的ICU患者在tMg正常的情況下iMg較低，9%的患者在tMg正常的情況下iMg較高(圖3)。[3]
圖2:細胞外鎂的分布
圖3:ICU隊列中iMg和tMg的關係[3]
圖4:tMg和iMg[4]的關係
在另一項針對ICU患者的研究中，30%的tMg測量值與iMg不相關;大多數低tMg為假陰性，可能導致過量補充Mg，增加實驗室成本(圖4)。[4]其他研究也有類似的發現，tMg和iMg之間有30%的差異。［5］該研究的作者評論說，“可靠的血清電離鎂濃度隻能通過直接測量而不是通過計算血清總鎂和白蛋白。”［5］因此，可以肯定地說，在大約三分之一的患者中，tMg不能反映iMg，為了準確評估功能性Mg, iMg是首選的分析物，特別是在危重患者中。從tMg計算iMg似乎沒有簡單的方法。
上述數據涉及住院患者，但最近的一項研究評估了口服鎂補充劑後的健康個體。該研究發現，對於評估口服後Mg攝入量的急性上升，iMg是一個更敏感的標記，該研究正在擴大到一個更大的隨機、對照試驗在該組中，口服Mg後iMg升高，tMg未升高。“我們證明了血液中iMg2+濃度的優勢，與血清中總鎂濃度和總尿鎂含量相比，作為一種快速和敏感的測量健康人群飲食中鎂攝入量的方法。研究發現，單劑量的300毫克鎂可以改變iMg2+，但不能改變總鎂，這表明iMg2+法更敏感。”[6]
Dysmagnesemia的後果
低鎂血症(通常由於飲食攝入不足)比高鎂血症更普遍，因為腎髒非常善於排出鎂，直到肌酐清除率低於10毫升/分鍾。[7]鎂紊亂的後果，無論是低鎂還是高鎂，都可能是嚴重的。由於它涉及許多生理過程，它可以影響許多係統。低鎂血症最嚴重和可能危及生命的並發症之一是心律失常，這是由於心髒傳導和收縮能力異常引起的。在急性情況下，低鎂血症還會導致癲癇、肌肉痙攣、偏頭痛和其他電解質(如鉀、鈉和鈣)的繼發性異常。[1]高鎂血症見於患有嚴重慢性腎髒疾病的人，也見於服用含鎂藥物的人(通常是瀉藥)，可引起臉紅、心動過緩、低血壓、呼吸抑製和肌肉無力。[1]鎂輸注也用於治療早產的孕婦，在這種情況下，tMg水平通常被密切監測。[8]低iMg而非tMg也被證明是子癇前期的一個危險因素，這再次表明iMg是首選的分析物。[9]
有大量的數據支持高鎂或低鎂都會影響預後的事實。大多數評估Mg相關結果的研究都是針對tMg，而不是iMg。一項評估ICU患者iMg的研究發現，電離性低鎂血症的發生是死亡率的獨立預測因素。[10]此外，該研究還發現tMg和iMg之間的相關性很差，高達85%的tMg低患者iMg正常。[10]在梅奧診所的一項大型研究中，對超過280,000名患者進行了回顧性評估，發現入院時tMg < 1.7或> 2.3的患者全因死亡率高於tMg正常的患者。tMg正常的患者心律失常更少，使用呼吸機的天數也更少。[11]在一項對超過3500名參加達拉斯心髒研究的患者的分析中，低鎂血症(tMg)被發現是死亡率的獨立預測因素:tMg每下降0.2 mg/dL，患有和不患有慢性腎髒疾病(CKD)的患者的全因死亡率就會增加20-40%(圖5)。[12]
圖5:有和沒有CKD [12] SMg的患者中與tMg相關的全因死亡率
一項大型薈萃分析還發現tMg水平與心血管疾病呈負相關，tMg水平每升高0.2 mmol/L，心血管疾病的風險就降低30%。［13］社區動脈粥樣硬化風險研究是一項基於人群的大型研究，發現低下载tMg水平與CKD之間存在聯係，較低的tMg水平預示著CKD和ESRD的較高風險(圖6)。[14]
圖6:基於tMg四分位數的CKD(上)和ESRD(下)風險[14]
低鎂血症導致發病率和死亡率增加的確切機製尚未完全闡明，但已經提出了許多合理的理論。鑒於鎂在多種生理過程中所起的作用，可能有幾種途徑，可分為急性和慢性影響。就急性影響而言，由電化學環境改變引起的心律失常可能在猝死中扮演重要角色。[15]另一個急性陰性事件與急性感染或敗血症患者的低鎂血症有關。據觀察，ICU膿毒症患者中iMg或tMg較低的患者死亡率較高。(10, 16)這可能是由於更具有侵略性的細胞因子風暴，因為Mg在減弱細胞因子的產生中起著作用，特別是Il-1、Il-6和TNF。[1,10,12,17,18]慢性影響的共同主線是低鎂血症在促進動脈粥樣硬化變化中的作用，這可以影響許多器官係統。低鎂可通過以下途徑加速動脈粥樣硬化的發展:
•內皮細胞功能障礙。已知低鎂對內皮細胞增殖有抑製作用，可導致動脈血栓性或炎症性改變。［１９］
•血管平滑肌鈣化。鎂缺乏促進羥基磷灰石晶體的形成，可導致動脈平滑肌鈣化，這是動脈粥樣硬化的標誌。(20、21)它也可能通過影響鈣的膜運輸而介導鈣化。［22］
•高凝結狀態。鎂是已知的抑製血小板聚集，因此低鎂可能導致血栓狀態。[23]
•增加炎症。眾所周知，炎症在動脈粥樣硬化斑塊的發展和進展中起著重要作用。[24]
日本一項針對血液透析患者的研究證實了上述發現。[25]在超過140,000名透析患者中，高Mg和低Mg都是死亡率的預測因子(圖7)。盡管Mg升高不是一個獨立的預測因子，但低Mg是心血管疾病死亡率和感染死亡率的一個顯著且濃度依賴的預測因子。[25]“我們研究的主要發現是，在慢性血液透析患者中，較低的血清鎂水平是CVD死亡率的一個顯著和獨立的預測因子。我們還發現，低鎂血症和非心血管疾病死亡率之間存在顯著關聯，特別是感染死亡。”[25]
圖7:透析患者隊列中與tMg相關的全因死亡率
雖然這些數據都顯示了相關性，但它們不一定能證明因果關係。低鎂可能是一種附帶現象，或疾病的後果，但根據我們對鎂的生理學了解，它似乎至少是部分原因。幾項研究表明情況的確如此。在Framingham心髒研究隊列中，膳食中攝入較高Mg的患者冠狀動脈鈣化和主動脈鈣化的發生率明顯較低。[26]在透析患者中，使用高鎂透析液使iMg水平保持在正常到輕微升高的範圍內。(27、28)低鎂血症可能是透析患者的一個問題，因為富含鎂的食物通常也富含鉀。近年來，人們通過使用高鎂透析液，努力使透析患者的鎂含量保持在高正常值。一項在德國對這些患者的隊列進行評估的初步研究顯示，高mg透析酸組患者的iMg顯著升高，3年全因和心血管死亡率顯著降低(14.5% vs 0%，在調整年齡和共病後)。[28](圖8)這些研究，以及類似的研究[29]保持鎂含量在高-正常到略高的水平對整體健康是有益的。
圖8:按Mg透析液濃度劃分的死亡率
總結
鎂是一種重要的電解質，在許多生理活動中起著關鍵作用。
•人體的大部分鎂存在於肌肉和骨骼中，隻有大約1%存在於細胞外空間。
•這1%的細胞外鎂對維持離子運輸、炎症、肌肉功能、心髒功能、細胞信號、神經功能和凝血等許多關鍵係統的內穩態至關重要。
•鎂的生理活性形式是電離部分，因人而異，通常占細胞外鎂的55-70%。
•大多數分析儀測量的是總鎂而不是電離鎂，但總鎂不能準確地代表大約三分之一的人體內的電離鎂。
•沒有將總鎂轉化為電離鎂的精確公式，因此測量電離鎂對評估鎂狀態至關重要，特別是在危重患者、極端年齡患者、圍手術期患者和腎病患者中。
•長期高鎂和低鎂都會增加全因死亡率。急性低鎂會導致心髒性猝死，並可能導致更嚴重的感染炎症反應。
•長期低鎂似乎在加速動脈粥樣硬化中發揮了作用。
補充鎂可能有助於減輕它的一些負麵影響。
參考書目
1.Baaij, J.H.F.d, J.G.J. Hoenderop和R.J.M. Bindels，《人體內的鎂:對健康和疾病的影響》。生理上的評論,2015年。95(1): 1-46頁。
2.Saha, H，等人，慢性腎髒疾病患者血清遊離鎂與總鎂的比較。腎元,1998。80(2): 149 - 52頁。
3.需鎂患者血清中遊離鎂與總鎂之間的微弱關係。生物追蹤Elem Res, 2007。115(1): 13-21頁。
4.Yeh D.D d，等，外科重症監護病房的總鎂和電離鎂檢測——改進實驗室和藥物利用的機會。J危重症護理雜誌，2017年。42: p。147 - 151。
5.危重症患者的鎂水平:我們應該測量什麼?美國臨床病理學雜誌，2000。114(5): 688 - 695頁。
6.循環電離鎂作為補充生物利用度的測量:來自隨機臨床試驗的初步研究結果。營養,2020。12(5): 1245頁。
7.Cunningham, J, M. Rodríguez和P. Messa，鎂在慢性腎髒病3、4期和透析患者中的作用。臨床腎髒雜誌，2012。5 (Suppl_1): p . i39-i51。
8.Elliott, J.P, J.C. Morrison和J.A. Bofill，硫酸鎂在早產(PTL)中的風險和好處。目標公共衛生，2016年。3(2): 348 - 356頁。
9.Kreepala, C，等，利用血清電離鎂基方程評估子癇前期風險。腎功能衰竭,2018。40(1): 99 - 106頁。
10.Escuela, M.P，等，危重患者血清總鎂和電離鎂。重症監護醫學，2005年。31(1): 151 - 6頁。
11.chungpasitporn, W, C. Thongprayoon，和Q. Qian，住院患者的鎂血症:患病率和預後的重要性。Mayo clinic Proc, 2015。90(8): 1001 - 10頁。
12.Ferrè， S.等，達拉斯心髒研究中，血清鎂與慢性腎病患者和非慢性腎病患者全因死亡率的關係。腎髒學、透析、移植:歐洲透析和移植協會官方出版物-歐洲腎髒協會，2018年。33(8): 1389 - 1396頁。
13.循環和膳食鎂與心血管疾病的風險:前瞻性研究的係統回顧和薈萃分析。美國臨床營養學雜誌，2013。98(1): 160 - 173頁。
14.來自社區動脈粥樣硬化風險研究的結果表明，低血清鎂與腎髒疾病的發生有關。下载腎髒國際,2015年。87(4): 820 - 827頁。
15.J. Liu和J. h . O 'Keefe，鎂在心血管疾病預防和治療中的作用。開放的心,2018年。5 (2): p . e000775-e000775。
16.Soliman, h.m.，等人:電離性低鎂血症的發生與較高的死亡率相關。急救醫療，2003年。31(4): 1082 - 7頁。
17.de Baaij, j.h.f.， J.G.J. Hoenderop和R.J.M. Bindels，鎂平衡的調節:從人類遺傳疾病中學到的教訓。臨床腎髒雜誌，2012。5(增刊1):p. i15-i24。
18.Velissaris, D，等人，危重症患者的低鎂血症。臨床醫學研究雜誌，2015。7(12): 911 - 918頁。
19.Maier, J.A，等:低鎂促進內皮細胞功能障礙:對動脈粥樣硬化、炎症和血栓形成的影響。生物化學生物物理學報，2004。1689(1): 13-21頁。
20.Kircelli, F.等人，鎂以劑量依賴性的方式減少牛血管平滑肌細胞的鈣化。腎髒移植，2012。27(2): 514 - 21頁。
21.van de沃爾- visscher, e.r.， J.P. Kooman和F.M. van der Sande，鎂在慢性腎病中的作用:我們應該在意嗎?血液淨化,2018年。45(1 - 3): 173 - 178頁。
22.Montezano, a.c.等人，血管平滑肌細胞向成骨表型的分化涉及到鎂對TRPM7的調節。高血壓,2010。56(3): 453 - 62頁。
23.Ravn, h.b.， et al.，鎂抑製人血小板。凝血纖維蛋白溶解，1996年。7(2): 241 - 4頁。
24.Libby, P，動脈粥樣硬化炎症。動脈硬化，血栓形成和血管生物學，2012。32(9): 2045 - 2051頁。
25.Sakaguchi, Y.等人，低鎂血症是血液透析患者心血管和非心血管死亡率的一個重要預測因子。腎髒Int, 2014。85(1): 174 - 81頁。
26.Hruby, A.等人，鎂攝入量與冠狀動脈鈣化呈負相關:弗雷明漢心髒研究。JACC。2014年心血管成像。7(1): 59 - 69頁。
27.Lacson, E, Jr.等人，美國血液透析患者的血清鎂與死亡率:一項隊列研究。Am J Kidney Dis, 2015。66(6): 1056 - 66頁。
28.Schmaderer, C，等，在維持性血液透析患者中使用高與低透析鎂的死亡率降低:一項初步研究。營養,2017。9(9)。
29.鎂:治療慢性腎髒疾病中的心血管疾病的靈丹妙藥?營養,2019。11(2): 455頁。
