镁平衡与QCT骨密度软件体模检测
成都华西华科研究所分析镁平衡与QCT骨密度软件体模检测
镁是脊椎动物细胞内的笫二大阳离子。镁参与许多 的生物过程，如氧化磷酸化、糖酵解、DNA转录和蛋白表 达，是生命所必需的，是许多酶的辅助因子，参与酶底物 的形成。游离Mg2’在离子电流和膜稳定性上也有重要作用。
(一）镁代谢
正常成人人体含镁25 g(2000 mEq或1 mmol), 50%〜60%位于骨。丨/3的骨镁位于表面，而且是可以交 换的，这部分作为维持正常细胞外镁浓度的储备。《下 的骨镁是羟基磷灰石晶格的成分，骨吸收时释出。剌下 的人体镁主要位于细胞内。细胞的代谢活性越高，镁含 贵越高◊细胞内镁浓度在5〜20 rmnd/L之间，其中 1%〜5%是离子化或游离的。
细胞外镁占整个人体镁的1%。正常血淸镁浓度为 0.7〜丨.0 mmd/L,男女、儿索或成人、以及不同年龄间无 显著差异。大约70-75%的血浆镁是可以滤过的，其中 大部分(55%的血淸镁）是离子化或游两的，剩下的与柠 橡酸、磷酸或其他阴用子构成复合物。还有一部分与蛋 白结合，25%的总血淸镁与白蛋白结合，8%的与球蛋白 结合。离子化的镁对生理过程有重大意义，但离子镁浓 度很难測童，临床的是全部镁成分。
1.肾镁排泄肾是参与镁平衡的重要器官。正常 人镁缺乏时，肾潴留镁，每日尿排镁小于l~2mEq，相镁摄人过多时，它很快从尿排出。肾镁排出是一个滤 过-重吸收机制，没有小管排泌。近墙小钾和Henle袢 升支粗段足镁重吸收的主要位点。大约20%〜30%滤 过的镁在近曲小宵被重吸收。近期研究》示，镁在这段 的转运是被动的。镁的承吸收继发于水盐屯吸收，而且 与液体流速相关。大部分（65%)滤过的镁在皮质Henle 袢升支粗段重吸收，这段镁转运似乎依赖于NaCI重吸收 产生的跨上皮势能。也有研究发现，髙镁或髙钙减少这 一段镁重吸收，不依赖于NaCI转运，提示另有镁的主动 转运机制。
镁剥夺时，尿镁消失。镁缺乏在人类（而非蚨）会引 起肾镁重吸收增加。肾可以紧密调节镁平衡。没有发现 负责背镁平衡的激素和因子。PTH改变皮质Henle袢升 支粗段的势能差，增加镁重吸收。大剂量给予PTH在人 类或其他物种减少尿镁排泄。但是原发性甲状旁腺功能 亢进和甲状旁腺功能低下的病人血镁浓度和TmMg正 常，提示PTH不是重要的镁平衡的生理调节者。胰升糖 素、降钙素和A丨)H也以类似于PTH的方式影响Henle 袢的镁转运。它们作用的牛理相关性还不淸楚。维生素 D对肾镁排泄的作用还不淸楚[26]。
2.细胞内镁细胞内镁分为不同部分并且大部分 是与蛋白结合的、带负电荷的分子。核、线粒体、内质网、 肌浆W和胞浆中含有大最的镁。细胞镁浓度为5 — 20mM之间。哺乳动物细胞内，80%〜90%的镁与ATP 构成复合物。胞浆中游离离子Mg2•浓度为0.2〜1.0 mM，受细胞种类和测请方法的影响。它构成了整个细胞 内镁的1%〜5%。实验中，细胞外镁高于或低于生理浓 度时，胞浆镁浓度相对衡定。细胞器内Mg2+浓度相对衡 定依赖于浆膜对镁的限制件通透件以及特殊的调节细胞 排镁和摄镁速宇-的镁转运系统的作用。虽然胞浆和细胞 外液Mg2<浓度差别很小，Mg2+顺电化学梯度进人细胞， 因为细胞内是相对电负性的。维持正常细胞内Mg2’浓 度需要镁被主动转运出细胞。心脏、肝和肾的镁交换速 率超过骨骼肌、红细胞、脑和睾丸。快速增殖的细胞中镁 含M增加，提示细胞的代谢状态和镁进出细胞相对速串 之间有相关性。
镁进出细胞霈要载体介导的转运系统，它可能被细 胞内镁浓度调节。镁出细胞需要与钠转运耦联并且需要 能里，与钠顺电化学梯度进人细胞耦联。维持这个过程 潘要钠钾ATP酶不断淸除钠。也存在不依赖钠的镁出 细胞机制的证据。镁人细胞似乎与Na和HC03-转运 耦连，但与镁出细胞机制不同。镁转运蛋白的分子特性 还不十分淸楚。
激索和药理因素影响哺乳动物细胞的镁转运。如： 糖尿病酮症酸中毐胰岛索治泞导致镁转运至细胞内引起 血淸镁浓度降低。激素调节的镁摄取系统也渊节细胞内 不同亚细胞区的镁浓度，从而调节镁敏感的酶的活性。
(二）镁对骨矿代谢的作用
镁影响调节骨稳态的激素的合成和/或分泌以及这 些激素对骨的作用。镁也可以直接影响骨细胞的功能以
及羟基磷灰石貼休的形成和生长（表7-5)。
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表7-S |
镆缺乏对骨矿代谢的作用 |
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作用 |
可能的机制 |
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PTH分泌减少 |
腺苷酸环化醵活性降低 磷酸肌糖活性改变 |
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PTH作用减弱 |
腺苷酸环化醃活性降低 |
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磷酸肌糖活性改变 |
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血淸丨.25(OH>2D减少 |
血淸PTH减少 |
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维生索D抵抗 |
1.25(OH)2I)合成减少 小旸上皮细胞和成胥细胞活性减低 |
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骨生长受损/骨质疏松 |
PTH和l,25(OH)2D合成和作用减低 胰岛素和其他生长因子的作用臧低 抑制骨细胞活性的ft接作用 |
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羟基磚灰石晶体形成 的改变 |
钙与羟基磷灰石结合受损 |
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直接改变晶体生长 |
钙是PTH分泌的主要调节者。但是，镁以相似的方 式调节PTH分泌。急性镁升高抑制PTH分泌，；&性镁 降低刺激PTH分泌。人类研究提示，5%的血淸可滤过 镁的减少不产生可觉察的血淸iPTH的改变，但5.5%的 离子钙减少引起400%的血淸P1H的升卨。因此镁刺激 或抑制PTH分泌的作用仅有钙的30%〜50%。其机制 不淸。镁对PTH分泌的抑制作用可能依賴于细胞外钙 浓度。饯对PTH分泌的作用可能通过新发现的钙检测 受体，它介导细胞外钙对PTH分泌的渊控。Mg2’剌激 这个受体，但其作用远逊于Ca241271。
(三）镁缺乏和甲状旁脒
钙是PTH分泌的主要调节者。但是，镁以相似的方 式调节PTH分泌。急性镁升离抑制PTH分泌，急性镁 降低剌激镁分泌。人类研究提示，5%的血淸可滤过镁的 减少不产生可觉察的血清iPTH的改变，但5.5%的离子 钙减少引起400%的血淸PTH的升高。因此镁剌激或抑 制PTH分泌的作用仅有钙的30%~50%。其机制不淸。 镁对PTH分泌的抑制作用可能依赖于细胞外钙浓度。 镁对PTH分泌的作用珂能通过新发现的钙检测受体，它 介导细胞外钙对PTH分泌的调控。Mg2•剌激这个受 体，但其作用远逊于Ca24。
镁缺乏显著影响骨平衡。镁缺乏的一个常见临床表 现娃低钙血症。在人类，中到重度镁缺乏才引起低钙血 症的表现。在低钙低镁的病人血淸钙镁正相关。单独镁 治疗在这些病人可在几天内恢复血淸钙浓度。钙和/或 维生素D治疗不能纠正低钙血症。但轻度镁缺乏会导致 显著的血淸钙浓度降低。造成血淸钙浓度降低的一个主 要因索是甲状旁腺功能受损。在大部分的低钙镁缺乏病 人中存在中状旁腺功能低下状态。但有一些病人血淸 PTH水平升舟。给予镁则血洧PTH浓度立即升高，而 不依輓于基础PTH水平。这明显不同于正常人中注射 镁会引起PTH分泌抑制。镁缺乏的早期即出现PTH分泌缺陷。PTH合成和/或PTH分泌均受影响。但离体 PTH生物合成需要45min,因此镁缺乏病人静脉给予镁 以后PTH的急性升高提示PTH分泌的缺陷。镁缺乏中 PTH分泌受损是造成低钙血症的主要原因。但低钙时 还存在正常和高的PTH水平，提示还存在靶器官对PTH 作用的抵抗。其机制可能是镁缺乏时第二信使系统受 损。PTH的分泌和发挥作用被认为依赖cAMP。腺苷酸 环化酶产生cAMP需要镁，它是酶活性的激活剂以及底 物（Mg-ATP)的成分。腺苷酸环化解复合体上有两个 Mg2t结合位点。一些严重镁缺乏的病人，尿cAMP对外 源给fPTH的升高反应降低。腺苷酸环化酶蚵被钙和 锈谰节。在大部分组织Ca2>对醃活性起抑制作用.Mg2* 起激活作用。在甲状旁腺、肾皮质和#细胞的浆膜，Ca2 ‘ 竞争性抑制Mg2♦的激活作用，Mf浓度显著影响Ca2’ 对酶的抑制作用。镁缺乏时，整个的细胞内钙升高。镁 缺乏时，较高的细胞内钙浓度和对‘抑制作用敏感性 的增加引起PTH分泌的喊少。细胞内镁浓度降低， cAMP对细胞内钙浓度升高引起的抑制作用更敏感，可 能是镁缺乏时引起PTH分泌和靶器官作用受损的原因。 腺苷酸环化_是体内广泛分布的酶，研究发现，镁缺乏时 ACTH、TRH、GnRH和胰高糖素的作用楚正常的。因此， 不同组织的腺苷酸环化酶的调节途径是不同的，对骨矿 代谢的影响较大。
cAMP是PTH作用的一个3[要介质。PTH还激活 磷脂觴C第二信使系统，是其重要的生理调节者。镁缺 乏可以影响这一系统：一种Mg2'依赖的气嘌吟核苷酸调 节蛋白也参与激活磷脂酶C; Mg2+是丨P3诱导的释 放的非竞争性抑制剂；Mg2’还抑制1P3与其受体结合。 镁缺乏通过笫二信使系统影响细胞功能的机制很复杂。 涉及底物获得性，G蛋白活性，细胞内钙释放和对其敏感 性，以及磷脂代谢:281。
(四）镁缺乏和维生素D代谢和作用
镁对维生素D代谢和/或作用起重要作用。低钙镁 缺乏病人对治疗剂蛍的维生索D、l,(OH) D、l,25 (OH)2D，抵抗，其机制不淸。镁缺乏可以通过不同机制 影响肠钙吸收。骨对维生索D及其代谢产物的抵抗可能 起重要作用。营养性维生素D缺乏可能是一个原因。但 用维生素D治疗仅造成高血清25羟维生素D水平，不 能纠正低钙血症，提示维生索D营养不是主要原因。 PTH对l,25(OH)2D3合成有重要作用，低PTH水平可 以解释低1.25(OH)2Dj水平。一》低钙镁缺乏病人镁 治疗后，血淸1,25(OH)2Dj水平升高，但大部分病人，治 疗一周内没有升高，虽然血淸PTH升卨和血钙正常，提 示镁缺乏损伤肾合成l,25(OH)2I)3的能力。正常人试 验性三周镁缺乏，之前之后给予外源性1 -34 PTH注 射，比较血消l,25(OH)2D3升商程度，镁缺乏后明显滅 低，提示肾合成丨，25(OH)2D3对镁缺乏很敏感。虽然离 体研究发现，镁促进25羟化酶，但确切机制不淸。很明 确的是，恢复血钙浓度，不一定恢复血清l,25(OH):D3浓度，大部分镁缺乏病人，给予镁治疗后，PTH立即升高， 紧接若，血淸钙浓度恢复正常，而l,25(OH)2D没有改
镁缺乏与骨骼生长和骨质疏松
动物实验表明，镁缺乏可以导致骨生长受损，成骨细 胞活性降低，骨形成和骨体积降低，以及骨矿化异常，骨 强度减低以及骨脆性增加。镁缺乏可能是骨质疏松的危 险因素。某些特定人群骨质疏松发生率高于一般人群， 这些人群中镁缺乏也很普遍。包括：糖尿病、饮酒、和吸 收不良综合征。糖尿病人骨矿代谢的改变与镁缺乏者惊 人的相似。
1. 血淸PTH和/或l,25(OH)2D降低正常妊娠妇 女血淸1, 25 (OH)2D升高，而糖尿病妊娠妇女 l,25(OH)2DA平降低，她们的血清镁水平降低。糖尿病 儿童，血镁和钙浓度降低，骨矿含童降低，低钙饮食引起 的反应性血淸FTH和l,25(OH)2D升高，在此病人中受 损，补充镁以后这个反应正常。
2. 骨形成降低，血淸骨钙素降低，骨转换降低胰 岛索促进成骨细胞核酸合成，胶原形成以及氨基酸整合， 胰岛素缺乏和抵抗会影响成骨细胞功能。镁楚成骨细胞 发挥功能所必需的，胰岛素使得细胞内.镁浓度升高，胰岛 素缺乏使细胞内镁缺乏.损伤成骨细胞功能。镁缺乏也 可能是绝经后#质疏松的危险因素。研究发现此人群血 淸镁、红细胞镁浓度和骨镁含童明显降低。镁治疗可以 增加绝经后骨质疏松妇女的骨
镁与骨矿形成
镁也独立地影响骨矿形成。离体研究发现，镁结合 在羟基磷灰石表面，阻止羟基磷灰石及其前体成核和生 长。镁还与钙竞争羟基磷灰石上的同一吸收位点。因而 渊节矿化过程中晶体生长。在体研究也发现，骨镁成分 降低，羟基磷灰石晶体体积增大，镁成分增高，晶体体积 小《过量镁饲养的大鼠骨矿晶体较小。相反，镁缺乏大 鼠，羟基磷灰石晶体明显增大。临床研究也证实了这一 发现，但其临床息义还有待阐明。镁还影响#钙索形成 和结合于羟基磷灰石。镁缺乏时，血淸和骨骨钙素减少， 影响骨矿化，镁还减少羟基磷灰石骨钙素结合位点，抑制 骨钙素结合于羟基磷灰石，最大抑制出现在镁浓度为 1.5mM时，但是尚在生理范围内[41。成都华西华科研究所分析研发定量CT QCT骨密度体模软件分析系统
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