离子紊乱是临床中的常见问题，目前对于钠、钾、钙、碳酸氢盐等其他内环境稳态相关的分子及细胞机制研究已取得进展，但此前镁离子却一直被忽视。
近年来，对于镁离子和镁离子的离子通道及转运体的作用，包括机体调节镁离子平衡的生理学机制目前也已广泛研究。由于高镁血症少见，且主要发生在使用保镁药物的肾病患者中，因此本文重点介绍临床中常见的镁离子紊乱——低镁血症。
镁离子在细胞中的作用
镁通常以 Mg2+ 的形式存在于植物到高等哺乳动物的所有细胞中，是 ATP 必不可少的辅助因子。镁主要通过其核苷酸结合特性和对酶活性的调节，参与了主要的细胞和生理过程。
所有ATP酶反应都需要 Mg2+ – ATP，包括参与 RNA 和 DNA 功能反馈。同时也是每种细胞类型中数百种酶促反应的辅助因子。此外，镁还调节葡萄糖、脂质和蛋白代谢；参与神经肌肉功能的控制、心律的调节、血管张力的调节、激素分泌和中枢神经系统中 N – 甲基 – D – 天门冬氨酸（NMDA）的释放；参与细胞内信号传导的第二信使，也是生物钟基因的调节剂，在生物系统中控制昼夜节律。
镁转运体及其作用
镁特异性载体最初于 20 世纪 50 年代在细菌、真菌和酵母中被发现。但直到大约 50 年后，镁选择性转运体才被确定为人体镁离子稳态的调节物质。
在人类中发现的第一个镁转运蛋白是瞬时受体电位阳离子通道亚家族 M 成员 6 和 7（TRPM6 和TRPM7）。TRPM6 主要在结肠和肾脏的远曲小管中表达，负责肠道和肾脏中的镁重吸收，与 TRPM6 不同，TRPM7 普遍表达，对细胞活力和生命本身至关重要。许多影响 TRPM6 和 TRPM7 活性的因子被描述为具有富镁性（涉及镁调节），包括表皮生长因子（EGF）、成纤维细胞生长因子 23 （FGF23）、尿调素、二磷酸腺苷（ADP）核糖基化因子样蛋白 15、醛固酮、血管紧张素 II、缓激素和胰岛素。
其他镁转运蛋白包括溶质载体家族 41 成员 1、2、3；cyclin 和 CBS 结构域二价金属阳离子转运介质 1 ~ 4 （CNNM1 ~ CNNM4）；镁选择性线粒体 RNA 剪接蛋白 2（MRS2）；MAGT1，最初被描述为镁转运蛋白，是 N-连接蛋白糖基化的促进剂，间接影响镁的转运和体内平衡。
图片来源 文献 1
镁离子的调控机制
镁是一种细胞内离子，是仅次于钾的最丰富的细胞内阳离子。人体含有约 25 克镁，其中大部分储存在骨骼和软组织中。在细胞中，90% 至 95% 的镁与配体（ATP，ADP，柠檬酸盐，蛋白质和核酸）结合。
在系统水平上，镁主要由三个器官调节：肠道，在肠道中调节膳食镁的吸收；骨骼，以羟基磷灰石的形式储存镁；以及调节尿镁排泄的肾脏。这些系统相互整合，高度协调，构成了肠-骨-肾轴，分别负责镁的摄取、交换和排泄。这种平衡的紊乱会产生病理生理后果。
图片来源 文献 1
低镁血症
成人正常血清镁浓度为 1.7~2.4 mg /dl（0.7~1.0 mmol /L）。低镁血症的定义是血清 Mg2+ ＜ 1.7 mg/dl。大多数低镁血症患者无症状。低镁血症存在于 3～10 %的普通人群中，但其患病率在 2 型糖尿病患者（10～30 %）和住院患者（10～60 %）中增加，特别是在重症监护病房（ICU）的患者，数据表明，低镁血症与任何原因死亡和心血管原因死亡的风险升高有关。
1、低镁血症的病因及临床表现
低镁血症可能是由饮食摄入不足、胃肠道损失增加、肾脏重吸收减少或镁从细胞外重新分布到细胞内所致。许多药物也可导致低镁血症，如抗生素、利尿剂、生物制剂、免疫抑制剂、质子泵抑制剂（PPIs）和化疗，都可能导致镁流失和低镁血症。长期使用 PPIs 会导致约 20% 的患者缺镁，并且这些影响是剂量依赖性的。PPIs 减少肠道镁摄取，并与肠道 PH 和肠道微生物组低钙血症、低钾血症和低镁血症的变化有关。
低镁血症患者通常表现为非特异性症状，如嗜睡、肌肉痉挛或肌肉无力。在严重的低镁血症病例中[血清镁水平 < 1.2 mg/dl（0.5 mmol/L）]，神经肌肉不适（腕部痉挛、癫痫发作和震颤）、心血管异常（心律失常和血管收缩）和代谢紊乱（胰岛素抵抗和软骨钙化症）等症状才会变得明显。
2、低镁血症与其他离子紊乱
低镁血症患者常合并低钾血症。难治性低钾常与镁缺乏有关，只有在改善低镁血症后才能纠正。缺镁会通过促进集尿管中钾的分泌而加重肾钾的流失。同时，细胞内镁水平降低抑制 Na+–K+–ATPase 泵活性并增加肾外髓质钾通道的开放，导致肾钾流失。镁和钾之间的相互作用还涉及 Na+–Cl−cotrans-porter（NCC）的激活，这促进了钠的再吸收。
低钙血症也经常与低镁血症有关。镁缺乏抑制 PTH 的释放，降低肾脏对 PTH 的敏感性。PTH 水平降低导致肾钙重吸收减少、钙尿和继发性低钙血症。低镁引起的甲状旁腺功能低下导致的低钙血症在镁浓度恢复正常之前难以纠正。
3、低镁血症与其他疾病
低镁血症是与慢性酒精使用障碍相关的最常见的电解质异常。潜在的机制包括营养不良者镁摄入量减少，胃肠道损失增加，以及酒精引起的肾小管损伤引起的镁血症。酒精使用障碍患者低镁血症的发生通常与肝功能障碍和肝病预后较差有关。
低镁血症常见于 2 型糖尿病患者。肾脏镁消耗和血液中白蛋白结合增加可能是低镁血症的原因。同时，胰岛素激活远曲小管中的 TRPM6 活性，因此，胰岛素抵抗导致肾脏镁重吸收减少和低镁血症增加。异常的镁稳态也与心血管疾病有关。在心脏中，低镁血症易引起电激惹和心律失常，包括心房颤动、尖端扭转型室速和长 QT 综合征。在血管系统中，低镁水平与血管内功能障碍、血管收缩、血管张力增加和血管纤维化有关，这些血管影响包括 TRPM7 活性的改变和血管细胞中镁流入的受损，在醛固酮增多症中尤其明显。
低镁血症相关临床问题
1、低镁血症的评估
低镁血症的评估通常通过测定血清总镁来进行，这是快速评估镁状态的标准方法。然而，测量结果可能会受到内在因素（如低白蛋白血症）和外在因素（如样本处理）的影响。在确诊低镁血症时，重要的是排除肾脏或肠道镁丢失，并通过特定的检测方法如 24 小时尿镁排泄率来区分。
2、镁离子的替代治疗
治疗低镁血症的方法取决于病情的严重程度。轻度低镁血症可通过口服镁补充剂治疗，其中有机盐（如柠檬酸镁、天冬氨酸镁等）比无机盐（如氯化镁等）更易被吸收。对于耐药病例，可考虑使用辅助药物如阿米洛利或曲氨蝶烯，以增加血清镁水平。
在无法通过口服治疗的情况下，如短肠综合征、手足搐搦症或血液动力学不稳定的患者，推荐采用静脉或肠外途径进行治疗。
3、镁作为治疗剂
镁在治疗某些特定疾病中显示出显著效果，例如：在急性哮喘加重时，静脉注射硫酸镁可用于重症患者。雾化硫酸镁与吸入 β2-受体激动剂联合使用，对于肺功能可能有额外的好处。对于患有先兆子痫或子痫的妇女，硫酸镁可以用来预防癫痫发作。综上所述，低镁血症的治疗策略应基于临床表现、镁缺乏程度和患者特定的情况进行个体化管理，以确保有效的补充和治疗效果。
总结
镁在临床中至关重要，但较少被人关注，很多时候甚至不作为常规电解质筛查的一部分。低镁血症通常无症状，因此更加容易被临床医生忽视。但镁在健康和疾病调节作用中扮演重要角色，临床医生需重视临床血镁水平检测的重要性。
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参考文献
1.Rhian M. Touyz, Jeroen H.F. de Baaij, Joost G.J. Hoenderop. Magnesium Disorders. N Engl J Med 2024;390:1998-2009.
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首发：丁香园心血管时间
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题图来源：站酷海洛
