赵洪侠 李发恩 王利沙

镁离子是细胞含量排名第二的阳离子，在人体的许多功能中起着重要的生理作用，是人体健康不可缺少的元素[1]。总镁离子和游离镁离子(Mg2+)参与多种细胞功能和酶合成，包括离子通道、代谢周期和信号通路[2]。低镁可导致多种疾病，如心律失常、室颤等。临床上很多疾病也可导致体内镁离子含量降低而产生低镁血症。镁离子大部分在肠道(回肠和结肠)被吸收，吸收后随着血液循环被运送到全身各处，最后由肾脏代谢，在细胞内镁离子主要积聚在胞核、内质网和线粒体。近年来发现镁离子与人类多种疾病都有密切关系，但其在这些病理生理条件中的确切作用仍不清楚。

1.镁离子的作用

镁离子参与体内众多生理生化过程，具有抗炎症和抗钙离子拮抗等作用。研究表明，一定量的镁离子对许多疾病具有保护作用，像皮瓣缺血再灌注损伤、急性心肌梗死、肺动脉高压、脑缺血再灌注损伤等[3～5]。镁对于核酸和蛋白质的合成、中间代谢和不同器官(如神经肌肉和心血管系统)的特定活动是必不可少的，超过300种酶依赖于镁。这些酶中镁的量接近细胞内游离镁的浓度[6]。镁有助于维持低水平的细胞内自由钙离子浓度，这在许多细胞功能中是很重要的。细胞膜的电学性能和渗透特性也受到镁的影响。在镁缺乏和低镁血症可由多种原因引起，包括胃肠道和肾脏的损失。缺镁会导致多种症状，包括低钙血症、低钾血症以及心脏和神经系统症状。慢性低镁状态与糖尿病、高血压、冠心病、骨质疏松症等多种慢性疾病相关[6]。镁离子还抑制血管氧化应激及炎症[7]。

2.镁离子与神经系统疾病

在中枢神经系统中，镁在维持钙(Ca)稳态中起关键作用，因此参与了神经递质释放、节点组织的动作电位传导和跨膜电解质通量[6,8]。研究表明，镁离子可参与脑缺血损伤后的兴奋性氨基酸的细胞毒作用、过度的级联炎性反应、钙离子超载、细胞凋亡和脂质过氧化和氧自由基等神经损伤的多条途径，从而来改善缺血后的脑神经元损伤。在局灶性和全脑缺血的动物模型中，镁离子显示出神经保护的作用，但是它对神经保护的确切机制目前还不清楚[9～11]。镁离子可以通过调节脑血流量、抑制细胞中Caspase-3的表达和减轻线粒体功能障碍等来影响神经细胞的凋亡[12]。

此外，有人提出离子(Mg2+和Ca2+)稳态的改变也参与了帕金森病的发病机制[13～15]。帕金森病患者脑脊液中Mg2+浓度随着疾病的持续时间和严重程度而下降[13]。缺镁小鼠多巴胺神经元对线粒体通透性转换孔介导的神经毒性的敏感性增强[16]。6-羟基多巴胺处理的老鼠，细胞内镁离子水平低于对照组。补充镁离子可防止多巴胺神经元的减少[17]，给予大脑高镁离子可增强突触可塑性，同时提高不同年龄阶段大鼠的学习以及记忆能力[18]。

3.镁离子与心血管疾病

近年来，镁离子与心血管疾病也越来越多的受到关注。临床上用镁离子对心血管疾病的治疗也取得了一定疗效。镁缺乏会引起一系列问题，比如心律失常，从而进一步使心力衰竭加重。据报道，镁离子具有抗动脉粥样硬化的作用，对血小板的活化有抑制作用，因此其也起到一定的抗血栓作用；镁离子参与新生血管的形成，因此对冠心病患者冠脉血管的重建具有重大意义[19]。镁离子与高血压也具有非常密切的关系，研究显示，高血压与镁离子存在负相关关系，在食物中补充镁离子具有降血压作用，若是食物中镁离子缺乏可引起血压升高[20]。镁离子还可以改善心肌微循环从而降低心绞痛的发生率。

4.镁离子与离子通道

镁离子对人体有非常重要的作用，其出胞入胞的机制也成为科学家们的研究热点。作为镁离子转运通道，TRPM7和MagT1都是目前的研究热点。据报道，镁离子可以调节血管功能，胞外镁离子主要通过TRPM7通道和MagT1转运体进入内皮细胞，但其调节血管的具体机制尚不清楚[7]。镁离子缺乏造成的疾病很可能是由于镁缺乏对镁通道产生了影响从而产生了相应疾病：TRPM7参与调节多巴胺能细胞中镁离子的稳态[17]。最新结果表明，镁离子的外排是通过与Mg2+-ATP结合到CNNM CBS-pair结构域的构象变化来调节的[21]。此外，Magt1的糖基化对镁离子水平很敏感，而镁离子的减少可通过特异性糖蛋白的丢失损害免疫细胞功能，而蛋白糖基化和基因表达缺陷是由Magt1缺陷引起的遗传病免疫缺陷的基础[22]。

5.讨论

镁离子在人体生理中起着重要作用，是许多细胞和器官正常工作所必需的。它也是骨骼结构所必需的，作为>300酶、DNA和RNA以及ATP的辅助因子，并影响细胞膜的通透性和神经肌肉的传输。尽管镁离子具有不可替代的作用，但关于其生理和稳态的研究却很少，确切的病理影响机制也不明确，还有较多低镁血症的影响未被发现，对镁离子摄入量的简单、广泛的评估仍无法用于人类。镁离子缺乏症可能是多种病理状态的致病因素，本文的探讨可为后期相关疾病的治疗提供些许思路。