マグネシウム欠乏

マグネシウム欠乏
その他の名前	低マグネシウム症、低マグネシウム血症
マグネシウム
専門	内分泌学
症状	振戦、協調運動障害、眼振、発作[1]
合併症	発作、心停止(トルサード ド ポワント)、低カリウム[1]
原因	アルコール依存症、飢餓、下痢、尿量の増加、腸管からの吸収不良、特定の薬剤[1] [2]
診断方法	血中濃度 < 0.6 mmol/L (1.46 mg/dL) [1]
処理	マグネシウム塩[2]
頻度	比較的多い（入院患者）[2]

マグネシウム欠乏症は、体内のマグネシウム濃度が低下する電解質障害です。 ^[3]症状には、震え、協調運動障害、筋肉のけいれん、食欲不振、性格の変化、眼振などがあります。^{[1] [2]}合併症には、トルサード・ド・ポアントなどの発作や心停止が含まれる場合があります。^[1]マグネシウムが低い人は、カリウムも低いことがよくあります。^[1]

原因としては、食事摂取量の低下、アルコール依存症、下痢、尿損失の増加、腸管からの吸収不良などが挙げられます。^{[1] [4] [5]}プロトンポンプ阻害薬（PPI）やフロセミドなどの一部の薬剤もマグネシウム不足を引き起こす可能性があります。^[2]診断は通常、低マグネシウム血症とも呼ばれる血中マグネシウム濃度の低下に基づいて行われます。^[6]正常なマグネシウム濃度は0.6～1.1 mmol/L（1.46～2.68 mg/dL）で、0.6 mmol/L（1.46 mg/dL）未満の場合は低マグネシウム血症と定義されます。^[1]特異的な心電図（ECG）変化が見られる場合もあります。^[1]

治療は経口または静脈内投与によるマグネシウム投与で行われます。^[2]症状が重い場合は、静脈内硫酸マグネシウムが使用されることがあります。^[1]関連する低カリウムまたは低カルシウムも治療する必要があります。^[2]この症状は入院患者に比較的よく見られます。^[2]

マグネシウムが不足すると、疲労感、全身の衰弱、筋肉のけいれん、不整脈、震えを伴う神経系の過敏性の増加、知覚異常、動悸、血中カリウム濃度の低下、血中カルシウム濃度の低下につながる副甲状腺機能低下症、軟骨石灰化症、痙縮およびテタニー、片頭痛、てんかん発作、^{[7]大脳基底}核石灰化^{[8] 、}および極端で長期にわたる場合には昏睡、知的障害または死亡を引き起こす可能性があります。^{[9]マグネシウム欠乏は、}肥満、インスリン抵抗性、メタボリックシンドローム、および2 型糖尿病と強く関連しており、これらの原因の一因となっているようですが、その原因メカニズムは完全には解明されていません。^{[10] [4] [5]}

マグネシウム欠乏症は、胃腸または腎臓に起因する可能性があります。胃腸に起因する原因には、食事によるマグネシウム摂取量の低下、胃腸吸収の低下、または急速な胃腸通過による胃腸損失の増加などがあります。腎臓に起因する原因には、マグネシウムの排泄量の増加が伴います。食事によるマグネシウム摂取量不足は、ますます重要な要因になってきています。多くの人々は、マグネシウムを豊富に含む植物繊維が取り除かれた白パンや白米などの精製食品を多く摂取しています。^[11]

入院患者ではマグネシウム欠乏症がよく見られます。入院患者の最大12％、集中治療室（ICU）の患者の60～65％が低マグネシウム血症を患っています。^[12]

米国の人口の約57%は、食事からのマグネシウム摂取量の米国RDAを満たしていません。 ^[13]腎臓は体内のマグネシウム濃度を維持するのに非常に効率的ですが、食事が不足していたり​​、利尿薬やプロトンポンプ阻害薬などの特定の薬剤を使用したり、^[14]慢性アルコール依存症の場合、^[15]濃度が低下する可能性があります。

欠陥は次のような状況が原因である可能性があります。

• ループ利尿薬およびチアジド利尿薬の使用（低マグネシウム血症の最も一般的な原因）^[16]
• 抗生物質（アミノグリコシド、アムホテリシン、ペンタミジン、ゲンタマイシン、トブラマイシン、バイオマイシン）はヘンレループの再吸収を阻害する。これらの抗生物質を使用する患者の30％に低マグネシウム血症がみられる。^[17]
• オメプラゾールなどのプロトンポンプ阻害剤の長期高用量使用、^{[18] [19]}
• その他の薬剤:
  • ジギタリスは細胞内にマグネシウムを移動させる。ジギタリスは細胞内のナトリウム濃度を上昇させ、それが筋形質膜内のナトリウム-カルシウム交換体の作用を受動的に増加させることで細胞内カルシウムを増加させる。細胞内カルシウムの増加は正の変力効果をもたらす。^[16]
  • アドレナリン作動薬は細胞内のマグネシウムを置換し、
  • シスプラチンは腎臓からの排泄を刺激し、
  • シクロスポリンは腎臓からの排泄を刺激し、
  • ミコフェノール酸モフェチル。

• ギテルマン様疾患には、SLC12A3、CLNCKB、^[20] BSND、KCNJ10、FXYD2、HNF1B、PCBD1の遺伝子変異によって引き起こされる症候群が含まれます。これらの疾患では、低マグネシウム血症に加えて、低カルシウム尿症や低カリウム血症などの電解質処理の欠陥が伴います。このグループの疾患に関与する遺伝子はすべて、腎臓の遠位尿細管で電解質（マグネシウムを含む）を再吸収するタンパク質をコードしています。 ^[9]
• 高カルシウム尿性低マグネシウム血症症候群は、 CLDN16、CLDN19、CASR、CLCNKBの変異によって引き起こされる症候群を包含する。これらの疾患では、腎臓のヘンレ係蹄の太い上行脚における二価陽イオン（マグネシウムやカルシウムなど）の再吸収が阻害される。その結果、尿中にマグネシウムとカルシウムが失われる。^[9]
• ミトコンドリア病、特にミトコンドリアtRNA MT-TIまたはMT-TFの変異。^[21] SARS2の変異、またはカーンズ・セイヤー症候群で見られるミトコンドリアDNAの欠失も低マグネシウム血症を引き起こす可能性がある。^[9]
• 低マグネシウム血症の他の遺伝的原因としては、TRPM6、CNNM2、EGF、EGFR、KCNA1、FAM111Aの変異などがある。これらの遺伝子によってコードされるタンパク質の多くは、遠位尿細管におけるマグネシウムの細胞内吸収に関与している。^[9]

• セレン不足^[22]、ビタミンD不足、日光曝露不足、ビタミンB6不足^[23]
• 消化管の原因：遠位消化管は高レベルのマグネシウムを分泌します。そのため、分泌性下痢は低マグネシウム血症を引き起こす可能性があります。したがって、クローン病、潰瘍性大腸炎、ホイップル病、セリアック病はすべて低マグネシウム血症を引き起こす可能性があります。
• 閉塞後利尿、急性尿細管壊死（ATN）の利尿期および腎移植、^[24]

• 慢性アルコール依存症：アルコール摂取は電解質の利尿作用を増強するが、これはアルコールによる腎尿細管細胞の損傷が原因と考えられる。 ^[25]低マグネシウム血症は、栄養失調によるマグネシウム摂取量の減少と消化管からの損失増加によっても起こると考えられている。^{[25] [26] [27] [28] [29]}低マグネシウム血症は、慢性アルコール依存症患者に最もよく見られる電解質異常である。^{[25]慢性アルコール依存症患者の慢性低マグネシウム血症は、}肝疾患および予後不良と関連している。 ^[25]
• 急性心筋梗塞：心臓発作後48時間以内に、患者の80％が低マグネシウム血症を呈する。これは、カテコールアミンの増加による細胞内シフトの結果である可能性がある。
• 吸収不良、
• 急性膵炎、
• フッ化物中毒、
• 大量輸血（MT）は出血性ショックの救命治療であるが、重大な合併症を伴う可能性がある。^[30]

マグネシウムは人体にも遍在し、すべての生物に存在しています。このイオンは、DNAとRNAの複製、タンパク質合成を含む300を超える酵素反応の既知の補因子であり、ATPaseを介したリン酸化の際にATPの必須補因子として機能します。また、細胞内シグナル伝達にも広く関与しています。[ ^{20] [25]}タンパク質合成、グルコース、脂質、タンパク質代謝の調節、筋肉と神経の機能、血管緊張（血管収縮に影響し、血圧の調節を助ける）、骨の発達、エネルギー産生、正常な心拍リズムの維持、グルコースの調節などに関与しており、他の重要な役割を果たしています。^{[15] [25]}生理学的には、カルシウム拮抗薬として作用します。^[25]したがって、マグネシウム不足の影響は広範囲に及びます。マグネシウムの摂取量が長期にわたって少ないと、高血圧や心臓病、2型​​糖尿病、骨粗しょう症、片頭痛などの病気のリスクが高まる可能性があります。^[15]

マグネシウムにはいくつかの効果があります。

低カリウム血症は通常、低マグネシウム血症を伴う。低マグネシウム血症は、通常ナトリウムを細胞外スペースへ、カリウムを細胞内スペースへ送り出すナトリウム-カリウムポンプ（Na-K​​-ATPase）を阻害するように作用し、ATPをエネルギーとして両方の陽イオンを濃度勾配に逆らって送り出し、細胞内区画のカリウム濃度を比較的高く、細胞外スペースのナトリウム濃度を高く維持する。^{[25]低マグネシウム血症は、腎臓の}皮質集合管を介して尿中にカリウムを失うカリウムチャネルである腎外髄質カリウムチャネル（ROMK）の活性化も引き起こす。 ^{[25]また、低マグネシウム血症は、低カリウム濃度による}ナトリウム-塩化物共輸送体（NCC）の活性化を妨げ、NCCレベルをダウンレギュレーションし、腎尿細管からのナトリウムと塩化物の再吸収を妨げる。^{[25]ナトリウム-カリウムポンプの阻害は、より多くのカリウムが細胞外スペース（}間質液と血漿）に残る結果となる。そして、このカリウムは、血液が腎臓で濾過される際に失われます。ROMKチャネルの活性化により皮質集合管でカリウムが失われ、NCC阻害により腎尿細管による塩化ナトリウムの再吸収が減少し、続いて遠位尿細管への塩化ナトリウム（および水）の供給が増加し、それに伴う利尿とカリウム利尿（尿中の腎臓カリウム損失）が起こります。^[25]全体として、体内のマグネシウム濃度が低いことの正味の影響は、腎臓からのカリウム損失（尿中への）であり、したがって臨床的には、マグネシウム濃度が低いことを是正せずにカリウム濃度が低い場合、サプリメントを摂取しても効果がないことが多いのです。^{[25] [31]}

糖尿病性ケトアシドーシスの患者は、インスリン投与によって細胞内で起こる血清中のカリウム損失が尿中へのさらなる損失によって悪化しないよう、マグネシウム濃度をモニタリングする必要がある。^[要出典]

筋小胞体からのカルシウムの放出はマグネシウムによって阻害される。そのため、低マグネシウム血症は細胞内カルシウム濃度の上昇をもたらす。これにより 副甲状腺ホルモンの放出が阻害され、副甲状腺機能低下症や低カルシウム血症を引き起こす可能性がある。さらに、骨格と筋肉の受容体の副甲状腺ホルモンに対する感受性を低下させる。^[12]

マグネシウムは、心臓の筋肉細胞である心筋細胞内のNa ⁺ /K ⁺ -ATPaseポンプが適切に機能するために必要です。マグネシウムが不足すると、カリウムの再取り込みが阻害され、細胞内カリウムが減少します。この細胞内カリウムの減少により、頻脈が発生します。^{[引用が必要]}

マグネシウムは、血小板と内皮機能に対して間接的な抗血栓作用を有する。マグネシウムは、カルシウム拮抗薬に似た作用により、プロスタグランジンを増加させ、トロンボキサンを減少させ、アンジオテンシン II、微小血管漏出、血管けいれんを減少させる。^[要出典]けいれんは脳血管けいれんの結果である。マグネシウムの血管拡張作用が主なメカニズムであると思われる。

マグネシウムは、おそらくカルシウムを介した気管支収縮に拮抗することによって気管支拡張作用を発揮する。^[32]

• 電気的励起の低減、
• アセチルコリンの放出を調節する、
• 中枢神経系の興奮性神経伝達物質であるN-メチル- D-アスパラギン酸 ( NMDA )グルタミン酸受容体に拮抗し、興奮毒性から神経を保護します。

マグネシウム欠乏症は2型糖尿病患者によく見られ、その有病率は11～48%と推定されています。^[33]マグネシウム欠乏症は高血糖やインスリン抵抗性と強く関連しており、糖尿病のコントロールが不十分な場合によく見られます。^[34] 2型糖尿病でマグネシウム欠乏症を患う患者は、心不全、心房細動、微小血管合併症のリスクが高くなります。^[35]経口マグネシウムサプリメントは、インスリン感受性と脂質プロファイルを改善することが実証されています。^{[36] [37] [38]}糖尿病患者に限定されない2016年のメタアナリシスでは、食事によるマグネシウム摂取量の増加は、脳卒中、心不全、糖尿病、全死亡率のリスク低下と関連していましたが、冠状動脈性心疾患（CHD）や心血管疾患（CVD）全体のリスク低下とは明確に関連していませんでした。^[39]

マグネシウムを豊富に含む食品には、穀類、緑色野菜（マグネシウムはクロロフィルの主成分）、豆類、ナッツ類などがあります。^{[25]マグネシウムは主に}小腸で細胞間輸送（腸細胞間を通過する）を介して吸収されます。大腸でのマグネシウムの吸収はTRPM6とTRPM7というトランスポーターによって媒介されます。^[25]

体内には約25グラムのマグネシウムが含まれています。^[25]体内のマグネシウムのうち、50～60%は骨に蓄えられ、残りの約40～50%は筋肉または軟部組織に蓄えられ、約1%は血漿中に存在します。^[40]そのため、マグネシウム欠乏状態にあるにもかかわらず、血漿中のマグネシウム濃度が正常と表示されることがあり、血漿マグネシウム濃度は欠乏レベルを過小評価する可能性があります。尿中マグネシウム損失とマグネシウムの経口摂取も考慮すると、血漿マグネシウム濃度はマグネシウム貯蔵量をより正確に反映する可能性があります。^[25]

細胞内では、マグネシウムの90～95%がATP、ADP、クエン酸、その他のタンパク質や核酸などのリガンドに結合しています。^[25]血漿中では、マグネシウムの30%が遊離脂肪酸を介してタンパク質に結合しているため、遊離脂肪酸のレベルの上昇は低マグネシウム血症と関連しており、心血管疾患のリスクも高まります。^[25]

腎臓は、尿細管からマグネシウムを再吸収することでマグネシウム濃度を調節する。近位尿細管（腎臓の機能単位であるネフロンの始まり）では、マグネシウムの20％がクラウディン2とクラウディン12が再吸収を可能にするチャネルを形成し、細胞間輸送によって再吸収される。 [ ^{25 ] マグネシウムの70％は}ヘンレ係蹄の太い上行脚で再吸収され、ここでクラウディン16と19が再吸収を可能にするチャネルを形成する。^[25]遠位尿細管では、マグネシウムの5～10％がトランスポーターTRPM6とTRPM7を介して細胞を介して再吸収される。上皮成長因子とインスリンはTRPM6とTRPM7を活性化し、腎臓の再吸収を増加させることでマグネシウム濃度を上昇させる。^[25]

マグネシウム欠乏症または枯渇症は、体内のマグネシウム総量が低い状態であり、直接測定することは容易ではありません。^[41]

一般的に、診断は低マグネシウム血症、つまり血中マグネシウム濃度の低下に基づいて行われます。 ^[42 ] これは多くの場合、体内のマグネシウム濃度の低下を反映しています。 ^[6]しかし、マグネシウム欠乏症は低マグネシウム血症を伴わずに存在する場合があり、その逆もあります。^[41]血漿マグネシウム濃度が0.6 mmol/L（1.46 mg/dL）未満の場合、低マグネシウム血症とみなされます。^[1]重症では通常、濃度は0.5 mmol/L（1.25 mg/dL）未満です。^[2]

心電図（ECG）の変化では、QT間隔の延長を伴う頻脈がみられることがあります。^[43]その他の変化としては、PR間隔の延長、ST部分の低下、T波の反転、QRS持続時間の延長などがあります。^[1]

マグネシウム欠乏症の治療は欠乏の程度と臨床的影響によって異なります。軽度の症状の人には経口補充が適切ですが、重度の症状の人には静脈内補充が推奨されます。^[44]

数多くの経口マグネシウム製剤が市販されている。重量あたりのマグネシウム含有量が高いためマグネシウムサプリメントの中で最も一般的な形態の一つである酸化マグネシウムの2つの試験では、クエン酸マグネシウム、塩化マグネシウム、乳酸マグネシウム、アスパラギン酸マグネシウムよりも生物学的利用能が低いことが判明した。 ^{[45] [46]}アミノ酸キレートも生物学的利用能が低い。^[47]

静脈内硫酸マグネシウム（MgSO4 _）は、不整脈に対する反応として低カリウム血症を矯正し、子癇前症を予防するために投与することができ、喘息にも使用できる可能性があることが示唆されている。^[1]

マグネシウムの食品源としては、緑葉野菜、豆類、ナッツ類、種子類などが挙げられる。^[48]

低マグネシウム血症は、一般人口の3～10％にみられる。^[25]糖尿病患者の10～30％、入院患者の10～60％、ICU患者の65％以上にみられると推定される。^{[25] [2]}入院患者の場合、低マグネシウム血症は入院期間の延長と関連している。また、ICU患者の場合、低マグネシウム血症は機械的人工呼吸器を必要とするリスクや死亡リスクの上昇と関連している。^{[49] [50]}人口ベースのコホート研究では、慢性マグネシウム欠乏症は心血管死および全死亡リスクの上昇と関連していた。^{[25] [51]}

ヒトにおけるマグネシウム欠乏症は1934年に初めて医学文献に記載されました。^[52]

マグネシウム欠乏症は、マグネシウムが容易に浸出する強酸性の軽い砂質土壌で最も頻繁に発生する有害な植物障害です。マグネシウムは、植物の乾物中の0.2～0.4％を占める必須の主要栄養素であり、正常な植物の成長に必要です。^[53]一般的に肥料による過剰なカリウムは、マグネシウム欠乏症によるストレスをさらに悪化させます。^[54]アルミニウムの毒性も同様です。^[55]

マグネシウムはクロロフィルの中心原子を形成するため、光合成において重要な役割を果たします。^[53]そのため、マグネシウムが十分でないと、植物は古い葉のクロロフィルを分解し始めます。これがマグネシウム欠乏の主な症状である葉脈間クロロシス、つまり葉脈間の黄変を引き起こしますが、葉脈は緑色のままで、葉が大理石模様になります。マグネシウムは移動しやすいため、植物はまず古い葉のクロロフィルを分解し、光合成の必要性が高い若い葉にマグネシウムを運びます。そのため、マグネシウム欠乏の最初の兆候は古い葉のクロロシスであり、欠乏が進むにつれて若い葉に進行します。^{[56]マグネシウムは、炭素}固定に不可欠な酵素であるリブロース二リン酸カルボキシラーゼ（ RuBisCO）やホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ（PEPC）など、多くの重要な酵素の活性化剤としても機能します。したがって、マグネシウムの量が少ないと、植物内の光合成と酵素の活性が低下します。マグネシウムはリボソーム構造の安定化にも不可欠であるため、マグネシウムが不足するとリボソームの脱重合が起こり、植物の早期老化につながります。^[53]マグネシウム欠乏が長期間続くと、古い葉が壊死して落ちます。マグネシウムが不足している植物は、果実も小さく木質化します。

植物のマグネシウム欠乏は、亜鉛や塩素の欠乏、ウイルス、または自然な老化と混同されることがあります。これらはすべて症状が似ているためです。土壌にエプソム塩（1リットルあたり25グラムまたは1ガロンあたり4オンスの溶液として）または砕いたドロマイト石灰岩を加えると、マグネシウム欠乏を解消できます。有機的な治療法としては、堆肥 マルチを敷くことです。これにより、過度の降雨による浸出を防ぎ、植物にマグネシウムを含む十分な量の栄養素を提供できます。^[57]

• 生物学におけるマグネシウム
• 高マグネシウム血症、血液中のマグネシウム濃度が高いこと

• マグネシウム