uutiset

Natrium-, kalium-, kalsium-, bikarbonaatti- ja nestetasapaino veressä ovat perusta kehon fysiologisten toimintojen ylläpitämiselle. Magnesiumionihäiriöistä on tehty vähän tutkimusta. Jo 1980-luvulla magnesiumia kutsuttiin "unohdetuksi elektrolyytiksi". Magnesiumille spesifisten kanavien ja kuljettajien löytämisen sekä magnesiumin homeostaasin fysiologisen ja hormonaalisen säätelyn ymmärtämisen myötä ihmisten ymmärrys magnesiumin roolista kliinisessä lääketieteessä syvenee jatkuvasti.

Magnesium on ratkaisevan tärkeä solujen toiminnalle ja terveydelle. Magnesium esiintyy tyypillisesti Mg2+-muodossa ja sitä on kaikissa soluissa kaikissa organismeissa, kasveista korkeampiin nisäkkäisiin. Magnesium on välttämätön alkuaine terveydelle ja elämälle, koska se on tärkeä solujen energialähteen ATP:n kofaktori. Magnesium osallistuu pääasiassa solujen tärkeimpiin fysiologisiin prosesseihin sitoutumalla nukleotideihin ja säätelemällä entsyymiaktiivisuutta. Kaikki ATPaasi-reaktiot vaativat Mg2+- ATP:tä, mukaan lukien RNA:n ja DNA:n toimintoihin liittyvät reaktiot. Magnesium on kofaktori sadoissa entsymaattisissa reaktioissa soluissa. Lisäksi magnesium säätelee myös glukoosi-, lipidi- ja proteiiniaineenvaihduntaa. Magnesium osallistuu hermo-lihastoiminnan säätelyyn, sydämen rytmin, verisuonten sävyn, hormonien erityksen ja N-metyyli-D-aspartaatin (NMDA) vapautumisen säätelyyn keskushermostossa. Magnesium on toissijainen lähetti, joka osallistuu solunsisäiseen signalointiin, ja vuorokausirytmin geenien säätelijä, jotka säätelevät biologisten järjestelmien vuorokausirytmiä.

Ihmiskehossa on noin 25 g magnesiumia, joka on varastoitunut pääasiassa luihin ja pehmytkudoksiin. Magnesium on tärkeä solunsisäinen ioni ja toiseksi suurin solunsisäinen kationi kaliumin jälkeen. Soluissa 90–95 % magnesiumista sitoutuu ligandeihin, kuten ATP:hen, ADP:hen, sitraattiin, proteiineihin ja nukleiinihappoihin, kun taas vain 1–5 % solunsisäisestä magnesiumista esiintyy vapaassa muodossa. Solunsisäinen vapaan magnesiumin pitoisuus on 1,2–2,9 mg/dl (0,5–1,2 mmol/l), mikä on samanlainen kuin solunulkoinen pitoisuus. Plasmassa 30 % verenkierrossa olevasta magnesiumista sitoutuu proteiineihin pääasiassa vapaiden rasvahappojen kautta. Potilailla, joilla on pitkäaikaisesti korkeat vapaiden rasvahappojen pitoisuudet, on tyypillisesti alhaisemmat veren magnesiumpitoisuudet, jotka ovat kääntäen verrannollisia sydän- ja verisuonisairauksien ja aineenvaihduntasairauksien riskiin. Vapaiden rasvahappojen sekä EGF:n, insuliinin ja aldosteronitasojen muutokset voivat vaikuttaa veren magnesiumpitoisuuksiin.

Magnesiumia säätelee kolme pääasiallista elintä: suolisto (säätelee ravinnosta saatavan magnesiumin imeytymistä), luut (varastoivat magnesiumia hydroksiapatiitin muodossa) ja munuaiset (säätelevät magnesiumin erittymistä virtsaan). Nämä järjestelmät ovat integroituneita ja hyvin koordinoituja, muodostaen yhdessä suolisto-luu-munuais-akselin, joka vastaa magnesiumin imeytymisestä, vaihdosta ja erittymisestä. Magnesiumin aineenvaihdunnan epätasapaino voi johtaa patologisiin ja fysiologisiin tuloksiin.

Magnesiumia runsaasti sisältäviä ruokia ovat viljat, pavut, pähkinät ja vihreät vihannekset (magnesium on klorofyllin ydinosa). Noin 30–40 % ravinnosta saatavasta magnesiumista imeytyy suoliston kautta. Suurin osa imeytymisestä tapahtuu ohutsuolessa solujen välisen kuljetuksen kautta, joka on passiivinen prosessi, johon liittyy tiiviitä liitoksia solujen välillä. Paksusuoli voi hienosäädellä magnesiumin imeytymistä transsellulaaristen TRPM6- ja TRPM7-geenien kautta. Suoliston TRPM7-geenin inaktivoituminen voi johtaa vakavaan magnesiumin, sinkin ja kalsiumin puutteeseen, mikä on haitallista varhaiselle kasvulle ja selviytymiselle syntymän jälkeen. Magnesiumin imeytymiseen vaikuttavat useat tekijät, kuten magnesiumin saanti, suoliston pH-arvo, hormonit (kuten estrogeeni, insuliini, EGF, FGF23 ja lisäkilpirauhashormoni [PTH]) ja suoliston mikrobisto.
Munuaisissa munuaistiehyet imevät magnesiumia takaisin sekä solunulkoisia että solunsisäisiä reittejä pitkin. Toisin kuin useimmat ionit, kuten natrium ja kalsium, vain pieni määrä (20 %) magnesiumista imeytyy takaisin proksimaalisiin tiehyisiin, kun taas suurin osa (70 %) magnesiumista imeytyy takaisin Heinz-silmukkaan. Proksimaalisissa tiehyissä ja Heinz-silmukan karkeissa haaroissa magnesiumin takaisinimeytymistä ohjaavat pääasiassa pitoisuusgradienttien ja kalvopotentiaalin vaihtelut. Klaudiini 16 ja klaudiini 19 muodostavat magnesiumkanavia Heinz-silmukan paksuihin haaroihin, kun taas klaudiini 10b auttaa muodostamaan positiivisen intraluminaalisen jännitteen epiteelisolujen välille, mikä edistää magnesiumionien takaisinimeytymistä. Distaalisissa tiehyissä magnesium säätelee hienojakoisesti solunsisäistä takaisinimeytymistä (5 %–10 %) TRPM6:n ja TRPM7:n kautta solun kärjessä, mikä määrittää lopullisen magnesiumin erittymisen virtsaan.
Magnesium on tärkeä luuston osa, ja 60 % ihmiskehon magnesiumista varastoituu luihin. Luiden vaihdettavissa oleva magnesium tarjoaa dynaamisia varastoja plasman fysiologisten pitoisuuksien ylläpitämiseksi. Magnesium edistää luunmuodostusta vaikuttamalla osteoblastien ja osteoklastien aktiivisuuteen. Magnesiumin saannin lisääminen voi lisätä luun mineraalipitoisuutta, mikä vähentää murtumien ja osteoporoosin riskiä ikääntymisen aikana. Magnesiumilla on kaksoisrooli luun korjauksessa. Tulehduksen akuutin vaiheen aikana magnesium voi edistää TRPM7:n ilmentymistä makrofagissa, magnesiumista riippuvaa sytokiinien tuotantoa ja edistää luunmuodostuksen immuunimikroympäristöä. Luun paranemisen myöhäisessä uudelleenmuodostusvaiheessa magnesium voi vaikuttaa osteogeneesiin ja estää hydroksiapatiittien saostumista. TRPM7 ja magnesium osallistuvat myös verisuonten kalkkeutumisprosessiin vaikuttamalla verisuonten sileiden lihassolujen siirtymiseen osteogeeniseen fenotyyppiin.

Normaali seerumin magnesiumpitoisuus aikuisilla on 1,7–2,4 mg/dl (0,7–1,0 mmol/l). Hypomagnesemialla tarkoitetaan seerumin magnesiumpitoisuutta, joka on alle 1,7 mg/dl. Useimmilla raja-arvohypomagnesemiasta kärsivillä potilailla ei ole selviä oireita. Koska potilailla, joiden seerumin magnesiumpitoisuus on yli 1,5 mg/dl (0,6 mmol/l), on mahdollinen pitkäaikainen magnesiumin puutos, jotkut ehdottavat hypomagnesemian alarajan nostamista. Tämä taso on kuitenkin edelleen kiistanalainen ja vaatii lisää kliinistä validointia. 3–10 prosentilla väestöstä on hypomagnesemia, kun taas tyypin 2 diabeetikoilla (10–30 %) ja sairaalahoidossa olevilla potilailla (10–60 %) ilmaantuvuus on korkeampi, erityisesti tehohoitopotilailla, joiden ilmaantuvuus on yli 65 %. Useat kohorttitutkimukset ovat osoittaneet, että hypomagnesemiaan liittyy lisääntynyt kokonaiskuolleisuuden ja sydän- ja verisuonisairauksiin liittyvän kuolleisuuden riski.

Hypomagnesemian kliinisiin oireisiin kuuluvat epäspesifiset oireet, kuten uneliaisuus, lihaskouristukset tai lihasheikkous, jotka johtuvat riittämättömästä ravinnonsaannista, lisääntyneestä ruoansulatuskanavan hävikistä, heikentyneestä munuaisten takaisinimeytymisestä tai magnesiumin uudelleenjakautumisesta ulkoa solujen sisään (kuva 3B). Hypomagnesemiaa esiintyy yleensä samanaikaisesti muiden elektrolyyttihäiriöiden, kuten hypokalsemian, hypokalemian ja metabolisen alkaloosin, kanssa. Siksi hypomagnesemia voidaan jättää huomiotta, erityisesti useimmissa kliinisissä tilanteissa, joissa veren magnesiumpitoisuuksia ei mitata rutiininomaisesti. Vain vaikeassa hypomagnesemiassa (seerumin magnesium < 1,2 mg/dl [0,5 mmol/l]) ilmenevät oireet, kuten epänormaali hermo-lihasärkyvyys (ranteen ja nilkan kouristukset, epilepsia ja vapina), sydän- ja verisuonihäiriöt (rytmihäiriöt ja vasokonstriktio) sekä aineenvaihduntahäiriöt (insuliiniresistenssi ja ruston kalkkeutuminen). Hypomagnesemiaan liittyy lisääntynyt sairaalahoito- ja kuolleisuus, erityisesti silloin, kun siihen liittyy hypokalemia, mikä korostaa magnesiumin kliinistä merkitystä.
Veren magnesiumpitoisuus on alle 1 %, joten veren magnesiumpitoisuus ei voi luotettavasti heijastaa kudoksen kokonaismagnesiumin määrää. Tutkimukset ovat osoittaneet, että vaikka seerumin magnesiumpitoisuus olisi normaali, solunsisäinen magnesiumpitoisuus voi olla liian alhainen. Siksi pelkästään veren magnesiumpitoisuuden huomioon ottaminen ottamatta huomioon ravinnon magnesiumin saantia ja virtsan menetystä voi aliarvioida kliinisen magnesiumin puutteen.

Hypomagnesemiasta kärsivillä potilailla esiintyy usein hypokalemiaa. Pitkittynyt hypokalemia liittyy yleensä magnesiumin puutteeseen, ja se voidaan korjata tehokkaasti vasta, kun magnesiumtasot palautuvat normaaleiksi. Magnesiumin puutos voi edistää kaliumin erittymistä keräyskanavista, mikä pahentaa entisestään kaliumhukkaa. Solunsisäisten magnesiumtasojen lasku estää Na+-K+-ATPaasi-aktiivisuutta ja lisää munuaisten ulkopuolisten medullaaristen kaliumkanavien (ROMK) avautumista, mikä johtaa suurempaan kaliumin hukkaan munuaisista. Magnesiumin ja kaliumin vuorovaikutukseen liittyy myös natriumkloridin kuljettajan (NCC) aktivoituminen, mikä edistää natriumin takaisinimeytymistä. Magnesiumin puutos vähentää NCC:n määrää E3-ubikitiiniproteiiniligaasin nimeltä NEDD4-2 kautta, joka vähentää hermosolujen esiasteiden kehitystä ja estää NCC:n aktivoitumisen hypokalemian kautta. NCC:n jatkuva alasääntely voi lisätä distaalista Na+-kuljetusta hypomagnesemiassa, mikä johtaa lisääntyneeseen kaliumin erittymiseen virtsaan ja hypokalemiaan.

Hypokalsemia on myös yleistä hypomagnesemiapotilailla. Magnesiumin puutos voi estää lisäkilpirauhashormonin (PTH) vapautumista ja vähentää munuaisten herkkyyttä PTH:lle. PTH-tasojen lasku voi vähentää kalsiumin takaisinimeytymistä munuaisissa, lisätä kalsiumin erittymistä virtsaan ja lopulta johtaa hypokalsemiaan. Hypomagnesemian aiheuttaman hypokalsemian vuoksi hypoparatyreoosia on usein vaikea korjata, elleivät veren magnesiumtasot palaa normaaliksi.

Seerumin kokonaismagnesiumin mittaus on kliinisessä käytännössä käytetty standardimenetelmä magnesiumpitoisuuden määrittämiseen. Sillä voidaan nopeasti arvioida magnesiumpitoisuuden lyhytaikaisia ​​muutoksia, mutta se voi aliarvioida elimistön kokonaismagnesiumpitoisuuden. Endogeeniset tekijät (kuten hypoalbuminemia) ja eksogeeniset tekijät (kuten näytteen hemolyysi ja antikoagulantit, kuten EDTA) voivat vaikuttaa magnesiumin mittausarvoon, ja nämä tekijät on otettava huomioon verikokeiden tuloksia tulkittaessa. Myös seerumin ionisoitunutta magnesiumia voidaan mitata, mutta sen kliininen käytännöllisyys ei ole vielä selvä.
Hypomagnesemiaa diagnosoitaessa syy voidaan yleensä määrittää potilaan sairaushistorian perusteella. Jos selkeää taustalla olevaa syytä ei kuitenkaan ole, on käytettävä erityisiä diagnostisia menetelmiä sen erottamiseksi, johtuuko magnesiumin menetys munuaisista vai ruoansulatuskanavasta. Näitä menetelmiä ovat esimerkiksi 24 tunnin magnesiumin erittyminen, magnesiumin erittymisfraktio ja magnesiumin kuormituskoe.

Magnesiumlisät ovat hypomagnesemian hoidon perusta. Tällä hetkellä ei kuitenkaan ole selkeää hypomagnesemian hoitosuositusta; siksi hoitomenetelmä riippuu pääasiassa kliinisten oireiden vakavuudesta. Lievää hypomagnesemiaa voidaan hoitaa suun kautta otettavilla magnesiumlisillä. Markkinoilla on monia magnesiumvalmisteita, joilla jokaisella on erilaiset imeytymisnopeudet. Orgaaniset suolat (kuten magnesiumsitraatti, magnesiumaspartaatti, magnesiumglysiini, magnesiumglukonaatti ja magnesiumlaktaatti) imeytyvät ihmiskehoon helpommin kuin epäorgaaniset suolat (kuten magnesiumkloridi, magnesiumkarbonaatti ja magnesiumoksidi). Suun kautta otettavien magnesiumlisien yleinen sivuvaikutus on ripuli, mikä haastaa suun kautta otettavan magnesiumlisän.
Refraktaarisissa tapauksissa adjuvantti lääkehoito voi olla tarpeen. Potilailla, joilla on normaali munuaisten toiminta, epiteelin natriumkanavien estäminen aminofenidaatilla tai triaminofenidaatilla voi lisätä seerumin magnesiumpitoisuuksia. Muita mahdollisia strategioita ovat SGLT2-estäjien käyttö seerumin magnesiumpitoisuuksien lisäämiseksi, erityisesti diabeetikoilla. Näiden vaikutusten taustalla olevat mekanismit eivät ole vielä selviä, mutta ne voivat liittyä glomerulusten suodatusnopeuden laskuun ja munuaistiehyiden takaisinimeytymisen lisääntymiseen. Potilailla, joilla on hypomagnesemia ja joille suun kautta otettava magnesiumlisähoito ei tehoa, kuten lyhytsuolen oireyhtymää, käsi- ja jalkakohtauksia tai epilepsiaa sairastavilla, sekä potilailla, joilla on rytmihäiriöiden, hypokalemian ja hypokalkemian aiheuttama hemodynaaminen epävakaus, tulee käyttää laskimonsisäistä hoitoa. PPI:n aiheuttamaa hypomagnesemiaa voidaan parantaa antamalla inuliinia suun kautta, ja sen mekanismi voi liittyä suoliston mikrobiston muutoksiin.

Magnesium on tärkeä, mutta usein kliinisessä diagnoosissa ja hoidossa unohdettu elektrolyytti. Sitä testataan harvoin tavanomaisena elektrolyyttinä. Hypomagnesemialla ei yleensä ole oireita. Vaikka tarkkaa mekanismia magnesiumtasapainon säätelyyn kehossa ei ole vielä selvitetty, munuaisten magnesiumin prosessointimekanismin tutkimuksessa on edistytty. Monet lääkkeet voivat aiheuttaa hypomagnesemiaa. Hypomagnesemia on yleinen sairaalahoidossa olevilla potilailla ja riskitekijä pitkittyneelle tehohoitojaksolle. Hypomagnesemia tulisi korjata orgaanisten suolavalmisteiden muodossa. Vaikka magnesiumin roolissa terveydessä ja sairauksissa on vielä monia mysteerejä ratkaisematta, tällä alalla on tapahtunut paljon edistysaskeleita, ja kliinisten lääkäreiden tulisi kiinnittää enemmän huomiota magnesiumin merkitykseen kliinisessä lääketieteessä.