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血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症

作者:essmw   来源:   时间:2024-01-16 12:38:00

在过去二十年间,慢性肾脏病(CKD)在全球死亡率增加了82%,已成为艾滋病(396%)和糖尿病(93%)之后第三大增速最快的死亡原因。

随着人口老龄化加剧、空气污染加重和糖尿病、高血压等CKD高危因素发病率的升高,CKD以及相关并发症发病率也日益升高,已成为全球重要健康课题。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图1)

目前,高收入国家CKD主要致病因素为糖尿病和高血压,而在中低收入国家不明原因CKD较为常见。其中不明原因包括CKD家族史、务农、男性、中年、蛇咬伤以及重金属暴露等。

2012年改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)中CKD临床管理实践指南指出,慢性肾脏病诊断主要依据为肾小球滤过率(eGFR)、白蛋白尿水平。

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并没有将年龄作为特别的诊断依据。尽管大量研究显示老年人eGFR更低,尿蛋白更高,但没有明确证据表明上述改变与年龄直接相关。

由于CKD无症状阶段时间较长,研究显示仅10%的CKD患者明确知晓病情,对此,美国肾脏学会建议有无有无危险因素都要筛查肾脏疾病。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图3)

而目前尚缺乏实验证据评估筛选手段的有效性以及靶目标人群的确定。镁离子是人体内主要的二价阳离子,参与300多种酶的催化过程,在降低血压、维持长期记忆以及促进骨骼愈合等方面有重要作用。

多项临床研究和动物实验证实,低血镁与CKD患者心脏瓣膜钙化、血管钙化发生风险具有相关性,且可能是终末期肾病死亡的独立危险因素。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图4)

目前已有临床研究在治疗CKD患者矿物质代谢紊乱时应用含镁的磷结合剂,可以有效降低血磷且价格相对低廉。

但由于高血镁也会增加潜在骨代谢和甲状旁腺异常的风险,目前就如何适度调控CKD患者血清镁离子浓度,适度增加血清镁离子浓度后能否有助于CKD及终末期肾脏病(ESRD)患者最终获益,尚需要大量随机对照实验论证。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图5)

近年来,随慢性肾脏病(CKD)高危因素糖尿病、高血压等发病率升高,CKD及相关并发症的发病率也逐年升高,已成为影响全球健康的重要因素。

不但给患者带来身心不适,也是家庭和社会的极重负担。如何减少CKD发病率,延缓CKD进展及降低不良预后的发生风险已成为国内外肾病专家及学者关注的焦点和核心。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图6)

因此,包含矿物质代谢紊乱、肾性骨营养不良以及血管钙化的慢性肾脏病矿物质和骨异常(CKD-MBD)的治疗和预防属于当前肾病研究领域的大热点。

中华医学会肾脏病学分会于2014年制定了我国CKD-MBD管理的专家指导意见,内容主要是针对CKD患者的钙、磷、PTH水平及血管钙化的监管和预防。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图7)

而血清镁离子在CKD患者中的控制范围及其在CKD-MBD发生发展和治疗中的可能影响并未被特别提及。

镁离子是人体细胞内位居第二的阳离子,参与300多种酶的催化过程,在降低血压、维持长期记忆以及促进骨骼愈合等方面有重要作用。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图8)

目前有部分国内外肾脏病专家将研究视角转向和钙离子共用阳离子TRPM6通道,同为二价阳离子的镁离子上,且有实验支持血清镁离子与CKD患者钙磷代谢异常及血管钙化中存在关联。

在通过回顾性研究分析不同阶段CKD患者血清镁离子水平,探讨其与CKD患者矿物质代谢紊乱、心脏瓣膜钙化及营养状态的相关性。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图9)

为提供血清镁离子的适宜区间、延缓CKD进展及改善患者生存质量初步提供一定理论依据。正常成人的血清镁离子含量为0.75-1.0mmol/l(或1.8-2.2mg/dl)。

每日人均摄入镁离子量为300mg,其中约三分之二的镁离子经肠道排出,其余三分之一由肾脏排泄。当人体肾功能受损时,镁离子水平也会失去平衡。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图10)

既往研究表明,随着肾小球滤过率下降,血清镁离子水平将会有不同程度的升高。特别是eGFR<30(ml/min/1.73m2)时,尽管镁排泄分数升高,镁离子的排泄也会减少。

因在分析血清镁离子水平与肾小球滤过率相关性时考虑透析组中透析液镁离子浓度对患者血清镁离子可能存在较大干扰,故将透析组患者除外。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图11)

统计学分析发现CKD1-5组非透析患者血清镁离子水平与肾小球滤过率负相关,即随着肾小球滤过率的降低,血清镁离子含量呈现逐渐增加的趋势,这与既往研究结论保持一致。

腹膜透析和血液透析是国内外终末期肾脏病(ESRD)患者常用的经典肾脏替代疗法,为延长患者生命和改善患者生活质量做出了巨大贡献。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图12)

过去透析液中常见的镁离子浓度为0.75mmol/l,但近年来,低浓度镁离子透析液更常使用。美国目前常用的透析液镁离子浓度为0.375-0.5mmol/l,腹膜透析液中一般通用的镁离子浓度为0.25mmol/l。

我国各级医院透析患者透析液中镁离子浓度主要是依据卫生部领导下中华医学会肾脏病分编写的《腹膜透析标准操作规程》和《血液净化标准操作规程》,其中腹膜透析液中镁离子浓度建议为0.25mmol/l,血液透析液中镁离子浓度为0.5-0.75mmol/l。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图13)

既往研究表明,当透析液镁离子浓度0.75mmol/l时,大多数患者血清镁浓度正常或稍高,当透析液镁离子浓度为0.5mmol/l时,约有5%的患者会有低镁症。

而在0.375mmol/l透析液镁离子浓度中,低镁血症比较常见。上海同济医院一项横断面研究发现98例血液透析患者中高血镁占71.43%。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图14)

一项意大利研究中显示206例血液透析患者中,高血镁占95.5%,其透析液中镁离子浓度为1.0mmol/l。正常人体内的钙、磷和镁离子水平主要在骨骼、肠道和肾脏中受离子浓度和激素调节。

慢性肾脏病患者的矿物质代谢紊乱多表现为钙磷失衡、PTH升高等,钙磷失衡中低钙高磷最多见,且与骨异常及血管钙化存在关联。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图15)

目前临床诊治的重点在于降低血磷、维持正常血钙和纠正甲状旁腺功能亢进。研究显示,镁离子可通过激活甲状旁腺中的钙敏感受体来减少PTH的分泌,但其抑制效应较钙离子低两到三倍。

有动物实验发现,在大鼠低血钙水平时,血清镁离子对PTH分泌有抑制作用,而在血钙正常时,该作用会减弱甚至消失。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图16)

有学者在血清镁离子与CKD3-4期患者相关性中发现,血清镁的含量与PTH含量呈正相关,低血镁会导致PTH分泌减少。

目前已有临床研究在治疗CKD患者矿物质代谢紊乱时应用含镁的磷结合剂,可以有效降低血磷且价格相对低廉,但也应适量补充血清镁离子,防止高血镁导致的潜在风险。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图17)

在将所有入组患者根据K-DOQI指南要求钙磷乘积的达标值4.4mmol2/L2,分为钙磷乘积达标组和非达标组两组后,分析其与血清镁离子相关性。

发现CKD1-5期组患者的钙磷乘积值随着病情的进展而逐渐增高,说明随CKD病情进展钙磷代谢紊乱呈加重趋势,与既往研究结论一致。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图18)

随后统计学分析发现,血清镁离子在CKD透析组和非透析组中低钙磷乘积组的含量均显著低于高钙磷乘积组。

研究分别分析镁磷乘积、钙镁乘积与CKD患者钙镁乘积相关性发现:CKD患者的血清镁磷乘积与钙磷乘积均呈正相关关系,非透析患者钙镁乘积与钙磷乘积呈正相关关系,尚未发现透析组患者钙镁乘积与钙磷乘积存在关联。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图19)

研究进一步分析镁磷乘积、钙镁乘积与PTH相关关系发现:非透析患者镁磷乘积与PTH呈正相关关系,尚未发现钙镁乘积与PTH具有相关性。

综上结论给我们一个提示,或许除了最适钙磷乘积之外,也存在最适镁磷乘积抑或钙镁乘积的可能。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图20)

但目前血清镁离子在CKD患者中的最适控制区间尚未明确,这需要未来更多大型、多中心实验来探寻CKD患者中血清镁离子的适宜范围,并在动物实验模型中来验证其可行性。

血管钙化是慢性肾脏病患者发生CVD的重要影响因素,与CKD不良事件的发生密切相关。而在未进入肾脏替代治疗阶段的CKD患者中,至少有半数发生血管钙化。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图21)

目前,血管钙化发生发展的具体病理生理机制尚不清楚。新近研究发现,除了已知的CKD患者体内钙磷代谢紊乱作用外,钙化抑制因子如基质-γ-羧基谷氨酸蛋白在钙化过程中也发挥重要作用。

而作为其辅助因子的维生素K,也对血管钙化有重要作用。有学者认为镁的摄入量与动脉粥样硬化呈负相关。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图22)

即可适当增加镁离子摄入量,降低动脉粥样硬化的发生,从而减少血管钙化的发生。有研究推测这可能与镁离子可以阻止磷酸钙晶体转化为稳定的磷灰石。

同时可减少血管平滑肌细胞转化为成骨细胞有关。心脏瓣膜钙化是反映全身异位钙化程度的重要标志。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图23)

在既往病史中除外先天性心脏疾病和心脏瓣膜疾病的患者,依据心脏彩超检查结果,将1个或多个心脏瓣膜或瓣环上发现>1mm的强回声作为心瓣膜钙化诊断标准。

将入组患者分为心脏瓣膜钙化组和非钙化组,其中CKD1-5期组患者中心脏瓣膜钙化26例,占17.93%。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图24)

分析CKD病情进展与心脏瓣膜钙化相关性提示心脏瓣膜钙化患者所占的比例随着病情的进展,有升高的趋势,与既往研究结论一致。

在分析心脏瓣膜钙化危险因素中,单因素分析提示年龄、性别、PTH、白蛋白、糖尿病病史以及透析时间与心脏瓣膜钙化发生风险具有相关性。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图25)

纳入logistic回归模型进一步分析证实高龄、高PTH值以及有糖尿病病史是引起CKD患者心脏瓣膜钙化的独立危险因素。

尚未发现血清镁离子水平与心脏瓣膜钙化具有相关性,这可能与研究为横断面回顾性研究,未纵向观察血清镁离子浓度与CKD患者心脏瓣膜钙化发生发展的相关性。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图26)

同时选取样本量较少有关联。在未来可加大样本量行前瞻性研究,从而更细致的观察血清镁离子浓度变化与CKD患者心脏瓣膜钙化发生发展的相关性。

营养状态是CKD患者的预后和生存期重要预测因子之一。研究表明,约有20%-60%的CKD患者在肾脏替代治疗之前,就处于蛋白质-能量消耗状态。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图27)

CKD患者营养状态评估相对常用的实验学指标包括血清白蛋白水平、血清肌酐值、体重指数以及标准化的蛋白质相当的总氮呈现率等。

有学者认为,在血液透析患者中低血镁提示营养状态欠佳。且在血液透析患者镁离子与全因死亡率相关性研究发现,同时出现低镁血症和低白蛋白血症的患者死亡发生风险最高。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图28)

这一结论在腹膜透析患者中也得到了论证。近年来,血清镁离子与CKD及其并发症的相关研究逐渐受到重视并有新进展,但不同研究之间结论并不一致。

通过横断面回顾性分析392例CKD患者血清镁离子水平及其与CKD并发症相关性,得出的结论一部分验证了以往的共识。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图29)

一部分为血清镁离子与CKD及其并发症的关联补充了一定证据,为临床诊疗工作初步提供了一定新思路。

研究局限性在于研究为单中心横断面回顾性研究,样本量相对较少,因此研究结论不能完全代表CKD患者整体水平。

血清镁离子有什么作用?与慢性肾脏病的并发症(图30)

未来需要大样本、前瞻性、纵向、多中心研究,从而更好的分析血清镁离子水平与CKD进展和相关并发症的发生发展以及预后的相关性,同时也需要动物实验模型来验证临床实验结论的准确性和可行性。


  • 复旦大学附属中山医院

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  • 上海交通大学医学院附属瑞金医院

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  • 中国人民解放军总医院(301医院)

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