低镁血症：镁的正常代谢(内分泌学 水和电解质代谢性疾病)

镁（magnesium）是人体必需元素之一。镁广泛存在于体内各组织中，参与许多生化反应和代谢过程，尤其在酶的活性、能量代谢及神经肌肉传递方面起着重要作用。近年来，镁与循环系统的关系受到重视，认为顽固性心律失常、动脉粥样硬化和冠心病的发生与缺镁有一定关系，发现镁代谢异常与消化、肾脏和内分泌疾病以及与某些药物的关系密切。自1960年以来，镁的测定技术有了很大发展，由能准确测量血清或组织中的小量镁的多道火焰分光计发展到仅用微量标本就能精确测出镁的原子吸收光谱光度计，从而对镁在人体的正常和异常代谢有了更深入的认识。

应用放射性镁测定，人体内镁总量为21～28g，体重70kg的人平均含有25g镁。其分布以骨骼占最多（57%），占骨骼湿重的0.2%，相当于其灰分状态的0.5%～0.7%；软组织次之（40%），其中以肌肉组织为主。但各脏器的镁含量也较高。细胞外液镁含量占0.5%，红细胞占0.4%，血浆占0.2%。

人体组织和体液镁含量

体内可交换镁约占镁总量的10%，约为2mmol/kg，是由整个细胞外液的镁、1%的骨骼镁和20%的软组织镁所组成。用放射性³²Mg测定的结果提示体内有3个镁池：①细胞外液中可迅速交换的镁池；②比前者的交换速度慢1.5倍（两者共含80%左右）的可交换镁池；③交换速度甚缓慢的镁池。临床上，测定的血镁虽然不能代表体内总镁的变化，但可大致反映体内镁的代谢状态。

血镁以游离镁/络合镁/蛋白结合镁三种形式存在

血液

正常人血浆镁为0.80～1.05mmol/L。一般认为血浆镁低于0.75mmol/L为低镁血症，高于1.05mmol/L为高镁血症。血浆镁的调节主要由肾脏完成，具体取决于肾小球滤过原尿中镁的浓度和肾小管镁的重吸收率，并与骨骼及软组织游离出的镁的多少有关。血浆镁以3种形式存在：①游离镁，是可超滤性镁，这种离子镁含量最多，约占55%以上，正常值为0.52（0.46～0.57）mmol/L。②络合镁，也是可超滤性镁，系镁与碳酸氢根、磷酸根和枸橼酸根等所形成的复合物，约占15%，正常值为0.14mmol/L。③蛋白结合镁，为不可超滤性镁，约占30%，大部分与清蛋白结合，小部分与球蛋白结合，正常值为0.2～0.3mmol/L，其量随离子镁浓度、血浆蛋白浓度和pH而变化。血浆中这3种形式的镁处于动态平衡状态，其中游离镁具有生物活性。

红细胞镁含量约为血浆镁的2～3倍，直接法测定的正常值为（2.33±0.33）mmol/L。红细胞镁与肌肉镁之间并不相关。白细胞镁含量范围较宽，正常值为3.0～6.1mmol/10⁶个白细胞。白细胞是具有较高代谢活性的有核细胞，故作为细胞内镁的指标比红细胞更有意义。其中淋巴细胞镁浓度对反映总体镁和细胞内镁的状况比血浆和红细胞镁准确。实验性镁缺乏症时，心肌和骨骼肌镁与淋巴细胞镁存在相关性，故有可能通过测定淋巴细胞中镁来推测镁缺乏的程度。淋巴细胞镁正常值为（43.5±1.5）mmol/kg干重。

其他体液

其他体液中以消化液含镁量较高，如胃液、胆汁、胰液及肠液，含镁量可高达2.9～3.9mmol/L。因此，短时间大量丧失或长期小量丢失消化液是发生镁缺乏症的常见原因，如在出血坏死性小肠炎、吸收不良综合征、胃肠及胆道手术以及胃肠道抽吸时，若不及时补充镁，则容易引起症状性镁缺乏症。

肌肉

肌肉组织的镁含量约占有核细胞组织镁含量的80%。骨骼肌的镁浓度与心肌相似，为10～11.5mmol/kg。在急性缺镁时，虽然发生显著的低镁血症，但肌肉镁含量的变化不大；然而，在慢性缺镁时血浆镁可以正常，但肌肉镁含量则显著减少。测定肌肉镁浓度对诊断慢性镁缺乏有帮助。

尿液

尿液的镁含量随镁摄入量、地区及人种的不同而有变化。正常人每日镁摄入量常超过生理需要，体液中过剩的镁主要由肾脏排出。肾脏排镁的能力很强，每日排泄量可大到250mmol（6000mg），小到1mmol（24mg）。一般情况下，正常男性的尿排镁量为4.1mmol/d，女性为3.6mmol/d。

在平衡状态下，尿镁排泄量与摄入量密切相关。例如每日摄入900mg的镁，则尿镁排泄量增加2倍；而摄入7mg/d时，尿排泄量可降至测不出。尿镁排泄量在一日内有所变化，以早晨排泄量最高，以后逐渐减少。此外，随着年龄增加，尿镁排泄量则逐渐下降，可能是由于老年人肠道镁吸收功能减退所致。分析和评价肾脏镁排泄功能时，应用镁清除率（Cmg）和肌酐清除率（Ccr）计算出滤过镁排泄分数（FEmg）（fractional excretion of magnesium）值表示则更为准确和灵敏。正常值为（30±11）×103，如Ccr值在80ml/min以下，而FEmg明显增加，则表示肾脏镁的排泄增多。

2/3的镁来自绿叶蔬菜和粮食

镁在天然食物中广泛存在，植物性食物及除脂肪以外的动物性食物都含有镁，尤以青菜中的含量高（镁与卟啉复合物相结合存在于叶绿素中）。日常镁摄取量的2/3以上来自绿叶蔬菜和粮食，其余来自肉类和乳类。人类需要摄入镁0.15～0.18mmol/（kg·d）才能维持正常平衡。儿童在发育时需要镁结合至新的组织中，因此需要的镁增多，约需6.25mmol/ d。正常人一般饮食镁的摄入量约为10～20mmol/d。食物中的镁主要与有机物结合，需要经消化解离才能吸收，因此只要肠道吸收功能正常，即使进食不足，短时期内也不易发生镁缺乏症。

镁在Henle袢重吸收并由肾排泄

正常食物中的镁30%～40%被肠道吸收。以往认为镁主要在回肠被吸收，近年来实验表明空肠与回肠对镁的吸收程度相同。结肠也具有部分吸收镁的能力。关于小肠吸收镁的机制有两种观点：其一，认为是主动转运过程。在肠道中的转运和吸收因给予钠盐、尿素、低渗液及双羟维生素D而增强，并认为其转运和吸收是通过特异的转运系统完成的；其二，认为是被动扩散过程，即有部分镁是由浓度和电化学梯度决定而扩散吸收的。

肾远曲小管（renal distal convoluted tubule，DCT）是肾脏处理镁的主要部位，瞬时受体电势通道melastatin亚型6（transient receptor potential channel melastatin subtype 6，TRPM6）是一种二价阳离子可通透性通道（divalent cationpermeable channel），位于DCT的腔膜面，促进原尿中的Mg²⁺进入肾小管细胞内，上皮生长因子（EGF）通过TRPM6调节Mg²⁺的主动转运；电压把闸K⁺通道（voltage-gated K⁺ channel，Kv1.1）建立腔膜面电势，有利于TRPM6介导Mg²⁺的转运；Na⁺/K⁺-ATP酶的γ亚基（γNa⁺/K⁺-ATP酶）突变引起单纯性常染色体显性遗传性低镁血症；肝细胞核因子1同源框B （hepatocyte nuclear factor 1 homeobox B，HNF1B）是肾脏的转录因子；Gitelman综合征和EAST/SeSAME综合征的病因相似，分别与NaCl同转运体（NaCl cotransporter，NCC）和Kir4.1突变有关，如果伴有TRPM6 表达减少，即可发生低镁血症。

关于钙对镁的吸收影响，学者们的看法不一致。有的认为有明显影响，即食物中钙含量多可降低镁的吸收，反之则增多。维生素D对钙的吸收具有非常重要的影响，但对镁的吸收只有微弱的影响。根据普通饮食平衡研究，食物中镁的真正吸收量为2.0～7.5mg/（kg·d），成人摄入镁4mg/（kg·d）时，加上肠道消化液镁0.5mg/（kg·d），共计4.5mg/（kg·d），其中由肠道吸收2.0mg/（kg·d），其余2.5mg/kg的镁由粪便排出。吸收入体内的2.0mg镁有0.5mg再分泌至消化液中，实际上体内仅吸收剩下的1.5mg/（kg·d），并通过肾脏由尿排出，由此而保持人体镁的平衡。

吸收的镁绝大部分由肾脏排出。肾脏经由肾小球约滤过75mmol/dl镁，相当于65%～70%的非蛋白结合镁被滤出，其中绝大部分又被肾小管重吸收，每日仅3%～5%的镁从尿中排出。通常每日尿镁排泄量为2～5mmol，男性约为4.1mmol，女性略低，约3.6mmol，小儿尿镁排泄相对较多，多系摄入牛奶，其含镁较多之故。

肾小管对镁的重吸收能力很强，其重吸收率为91%～100%。微穿刺实验表明，大部分（约60%）由肾小球滤过的镁在Henle袢被重吸收。镁在Henle袢的重吸收由经细胞电压驱动，在皮质升支粗段（cTAL）被动吸收。近端小管对镁的重吸收仅占10%～15%。微穿刺实验还显示，外皮质层的远端小管也重吸收大量的镁离子，不同于升支粗段的是，镁在远端小管的重吸收是经细胞主动吸收的。许多激素和非激素因素可不同程度地影响cTAL和远端小管对镁的重吸收，非激素因素具有更重要的作用。限制饮食中镁的摄入使肾脏对镁的重吸收增加，血浆镁和钙离子浓度增高则抑制镁的重吸收。其机制是cTAL和远端小管周围分布有Ca²⁺/Mg²⁺敏感的细胞外受体。袢利尿剂，如呋塞米，能消除cTAL对无机盐离子的重吸收，而作用于远端肾小管的利尿剂如阿米洛利、氯塞嗪在远曲小管则能刺激镁的重吸收。另外，代谢性酸中毒，排钾或限磷能抑制Henle袢和远曲小管对镁的重吸收作用。

关于肾小管是否分泌镁的问题，不同种属的动物实验研究结果不同。近年来，有人证实，给予多量的镁，使机体呈镁负荷状态时，可见由近曲小管末端至Henle袢底部之间分泌镁，然后再由袢的升支重吸收。因此，在高镁血症时可发生肾小管分泌镁的作用，但在一般情况下镁的分泌可能不具有重要生理意义。

根据对低镁血症者用镁剂治疗的观察，当血清镁＞0.85mmol/L时，尿中即有镁排出，故定此值为镁的肾阈值。此外，镁也从汗液排泄。人在高温环境下生活数日，经汗液排泄的镁量可占总排镁量的10%～15%，最高时可达25%。

甲状腺素/PTH/胰岛素/ALD/生长激素调节镁代谢

镁池

镁池有调节镁代谢平衡的作用。当机体需要镁时，即将镁从镁池中有选择地动员出来，镁贮池中的可交换部分参与镁的代谢，用放射性²⁸Mg给人静脉注射后，24小时中有16%，90小时有1/3体镁与²⁸Mg处于平衡状态。这时镁池中迅速可交换部分存在于细胞外液中，缓慢可交换部分为细胞内镁池（占可交换镁80%），主要存在于皮肤、结缔组织、肝、肠等软组织中。骨骼、肌肉和红细胞中镁交换率甚为缓慢。不可交换部分的镁主要存在于骨骼中，并且随年龄增长而增多。

甲状腺素

能促进肠道吸收镁，但又能直接抑制肾小管重吸收镁，使尿镁排泄量显著增加，同时促进全身代谢而增加镁的需要量。动物实验表明，甲状腺素能使肝细胞摄取镁增加。过多甲状腺素导致负镁平衡，使血浆镁下降。例如在甲状腺功能亢进时血浆镁降低，尿镁增加；甲状腺功能减退时则相反。

PTH

具有增加肠道吸收和促进肾远曲小管重吸收镁的作用，当连续注射PTH 24小时，可见体内有镁贮存，但血浆镁无明显上升；输注停止后，尿镁迅速而持续升高，直到血浆钙恢复正常24小时以后。这表明PTH有保镁作用而高钙血症有消耗镁作用。在甲状旁腺功能亢进时，高钙血症能抑制肾小管对镁的重吸收，可抵消PTH对肾小管的作用，故血浆镁可正常或降低。甲状旁腺功能减退时，则无明显的镁代谢紊乱。

胰岛素

促进镁进入细胞内的作用，可能是通过其复杂的糖代谢作用完成的。胰岛素还可使血浆磷酸盐降低，从而减少骨骼对钙、镁的摄取，其总的结果是使血浆镁升高。

ALD

能减少肠道镁吸收和肾近曲小管及Henle袢镁的重吸收，并与其保钠作用有关，增加镁从尿和粪中的排泄，降低血浆镁水平，减少镁池的贮量，从而引起负镁平衡。

生长激素

促进肠道吸收镁，降低肾小管重吸收镁，促进镁进入细胞内，增加镁的贮存量、降低血浆镁浓度。

维生素

缺乏维生素B₆时，可使血浆、骨骼肌、心肌、肝、肾的镁含量减低。维生素D可增加肠道镁吸收。缺乏维生素E时血浆镁浓度可降低。

其他因素

高蛋白饮食可增加不溶性镁盐的溶解度而增加肠道镁的吸收；食物中磷酸盐、磷酸纤维素等能与镁结合形成不能吸收的复合物，可减少肠道镁的吸收；Na⁺、半乳糖及右旋果糖等在肠道可促进镁的吸收。